梯形光幕过幕时间信息处理技术

发布时间：2020-04-03 19:54

【摘要】：身管武器发射弹丸的飞行速度和空间着靶坐标等飞行参数是衡量该类武器性能的基本指标,是靶场测试和试验过程的必测参数。六光幕阵列天幕立靶是目前应用较为广泛的测量设备,可在空间按照一定位置和角度形成6个探测光幕,当弹丸穿过探测光幕的瞬时,每个光幕就可对应输出弹丸过幕信号,利用数据采集仪同步采集6路信号并计算出弹丸穿过各光幕的时间,结合光幕空间位置参数即可计算出弹丸飞行参数。镜头式光幕的空间厚度分布呈梯形分布,当弹丸以一定角度入射穿过梯形光幕时,传统过幕特征时刻提取方法存在一定的测时误差。本论文提出一种梯形光幕特征时刻信息提取修正算法,通过分析光幕厚度的空间分布状态,结合弹丸飞行过程,准确计算出弹丸到达倾斜梯形光幕中心面的准确时刻值,同时研究复杂环境下过幕信号的识别算法,提高测量系统的测量精度。本文主要研究内容如下:第一,依据镜头成像原理,分析了狭缝光阑通过镜头后形成光幕厚度的空间分布规律,推导了距离镜头不同位置处光幕厚度的计算公式,搭建试验平台,通过试验进行验证。第二,依据光幕的空间倾斜角度、弹丸飞行方向的俯仰角和光幕厚度,研究了弹丸尾部到达光幕厚度中心面的时刻与信号幅值的对应关系,推导了相应的计算公式,准确计算出不同状态下弹尾到达光幕中心面的时刻,修正了传统半峰值特征时刻点算法带来的误差。第三,分析弹丸过幕信号的频率特性,研究了干扰信号的产生原理及信号特性,提出了基于提升小波算法的弹丸过幕信号有效识别算法,可从复杂干扰信号中有效识别出弹丸过幕信号,提高光幕阵列在近音速弹丸和连发射击状态下的适用性。第四,采用坐标比对方式对研究的倾斜梯形光幕过幕特征时刻提取算法进行了验证,测量精度比传统方法提高7.9%。采用测速比对方式对研究的信号识别算法进行了验证,可从干扰信号中有效识别出弹丸过幕信号。
【图文】：

示意图,区截装置,示意图,光幕

西安工业大学硕士学位论文征时刻值，依据四个特征时刻值和四个光幕之间的结构参数计算出弹丸穿过每个光幕的位置坐标。针对任意方向飞行的弹丸着靶坐标的测量，四光幕天幕立靶测量系统已无法进行准确的测量，这时在四光幕的基础上再增加两个光幕，构成六光幕测试系统，六光幕测试系统能够同时测量弹丸飞行速度、着靶坐标以及飞行速度方向。西安工业大学在单镜头单光幕天幕靶设计的基础上，采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件，在不改变传统天幕靶外形的基础上，将狭缝光阑板设计成“N”字形，在单个光学镜头中构造出 N 形光幕，采用两个相同的光电探测器（天幕靶）构成六光幕阵列，配合数据采集仪和计算机对弹丸进行参数测量[21-26]。

原理图,光幕,阵列结构,原理

西安工业大学硕士学位论文征时刻值，依据四个特征时刻值和四个光幕之间的结构参数计算出弹丸穿过每个光幕的位置坐标。针对任意方向飞行的弹丸着靶坐标的测量，四光幕天幕立靶测量系统已无法进行准确的测量，这时在四光幕的基础上再增加两个光幕，构成六光幕测试系统，六光幕测试系统能够同时测量弹丸飞行速度、着靶坐标以及飞行速度方向。西安工业大学在单镜头单光幕天幕靶设计的基础上，采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件，在不改变传统天幕靶外形的基础上，将狭缝光阑板设计成“N”字形，在单个光学镜头中构造出 N 形光幕，采用两个相同的光电探测器（天幕靶）构成六光幕阵列，，配合数据采集仪和计算机对弹丸进行参数测量[21-26]。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ06;TP391.41

【参考文献】