[發明專利]多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法

有效

• 申請號: 202110432263.X
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113125796B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張曉倩;李翰山;曹建建
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01C21/00;F41A31/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 盧會剛

本發明公開了多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法，涉及光電測量技術領域，利用平行探測光幕相關性，提取出同一彈丸穿過多探測光幕的時刻值，根據構建的多探測光幕平面方程，采用反演方法確定同一彈丸穿過六個探測光幕陣列的時刻值；基于點軌跡運動機理，計算出多彈丸飛行參數，實現多管高射速連發武器多彈丸參數的精準測試。本發明采用的測試裝置成本低，移動靈活，且現場布置方便，結合提出的多探測平面光幕陣列時空約束多彈丸目標參數匹配方法，并獲得隨機不確定多彈丸空間散布，為評價新型武器的效能提供科學依據。

技術領域

本發明涉及光電測量技術領域，特別涉及多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法。

背景技術

隨著高射速多管連發武器的發展，高射速武器發射多彈丸所形成的空間散布密集度、命中概率、目標毀傷效能等，是衡量武器性能的重要指標，尤其是多彈丸形成的彈幕空間散布狀態參數，由于多管高速連發武器在很短的時間內發射彈丸數量多，武器發射瞬間存在抖動、裝藥量不一致、多管轉膛頻率不一致等因素，形成了彈丸飛行姿態不確定，導致了多管連發射擊的多彈丸在空間飛行過程中存在遮擋或重合隨機狀態，很難科學建立隨機不確定多彈丸散布參數測試機制，制約了武器研制與發展。多管高射速連發武器類型很多，金屬風暴武器、730型30毫米近防炮、AK-630近防炮等等，這些武器發射的多彈丸將在空間形成多層彈幕，利用多層彈幕在很短的時間內連續襲擊來襲目標或橋梁建筑等目標，從而達到高效目標毀傷的作用。

多管高射速連發武器主要有兩個特點，一是，多管火炮在高頻率旋轉發射，使得發射的彈丸在空間上形成不同狀態的多層彈幕，彈丸數量多、時間間隔短、密集度大，可以達到每分鐘發射2000發以上；二是，炮管在旋轉發射中狀態的穩定性不一致，使得發射的彈丸在空間散布屬于一種隨機不確定狀態，由于這兩個原因，導致了現有的測試方法很難高效的捕獲與識別多彈丸飛行參數。針對彈丸的位置和速度參數測試，現有的非接觸光電探測方法，主要有：多探測光幕交匯法，雙線陣CCD交匯測量法，激光精度靶等，這些測試方法雖能夠獲得單管或具有一定先后發射的多管武器發射彈丸位置和速度，對具有一定規律的彈丸信號也可以有效的識別；然而，多管高射速武器與常規武器不同，它具有多管齊發射的特點，這就會出現多彈丸同時達到某一個平面位置的可能，使得現有的測試方法識別與匹配相對困難，主要體現在兩個方面，一是，多彈丸散布沒有規律，在同一個探測光路里可能存在彈丸齊至而重合，對當前的各種傳感器來說，多個彈丸同時達到一個位置點，所形成的信息視為一個信號，很難區分；二是，多管武器自身發射存在的固有特征，使得多個彈丸飛行姿態有差異，有可能出現前一個彈丸被后一個彈丸超過的可能，對采集的傳感器來說，所采集的彈丸信號在時間上連續特征不能反映出真實彈丸飛行時間狀態，無法單一的從時間角度反演計算出彈丸的空間參數。

針對現有技術存在的問題，本申請提供了多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法，解決了多管高射速武器不確定多彈丸空間飛行參數的測試難題。

發明內容

本發明的目的在于提供多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法，解決了多管高射速武器多彈丸空間飛行參數的測試問題。

本發明提供了多探測光幕陣列時空約束多彈丸參數匹配方法，包括以下步驟：

步驟S1：采用多探測光幕陣列測試系統進行多彈丸飛行參數測試，并構建任意一發彈丸飛行參數計算模型；

步驟S2：采集彈丸穿過探測光幕的原始信號，計算多探測光幕陣列中平行探測光幕輸出信號的相關系數矩陣，尋找出同一發彈丸的波形信號；

步驟S3：建立多探測光幕陣列的平面幾何方程，確定同一發彈丸穿過多個探測光幕的時刻值；

步驟S4：基于多彈丸在多探測光幕陣列中勻速直線運動，并結合同一發彈丸穿過多個探測光幕的點軌跡，構建同一發彈丸的直線約束函數；

步驟S5：基于彈丸穿過探測光幕的空間位置和時刻值，匹配并計算出多彈丸穿過每一個探測光幕的參數。