内置式炮弹动作检测系统及其动作测量分析方法技术方案

本发明专利技术涉及内置式炮弹动作检测系统及其动作测量分析方法，该系统包括内置式动作测量模块和动作分析显示模块，内置式动作测量模块和动作分析显示模块之间通过无线通信模块连接；内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，包括主控制器，主控制器连接加速度传感器、角速度传感器和存储器；动作分析显示模块包括上位机，上位机连接测量管理数据库、动作姿态解算单元和可视化显示单元。本发明专利技术可直接测量弹体在整个装填过程的姿态、速度、加速度和位置信息，并通过3D建模和运动数据的可视化分析，获取各个机构的时序和效率，为提高自动供弹机等机构动作的协调一致性和作战反应时间提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
内置式炮弹动作检测系统及其动作测量分析方法
本专利技术属于封闭空间内高精度运动检测
，具体涉及到一种置式炮弹动作检测系统及其动作测量分析方法。
技术介绍
随着科技的发展和对国防科技的重视,对于炮弹飞行姿态的测试与研究也在这类大环境下发展起来。检测炮弹运动时的姿态，可用于检测炮弹在封闭发射过程中运动时的关键参数。现有检测炮弹运动姿态的技术为激光法，即在炮膛上内壁或者下内壁设置有激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置与激光接收装置之间的炮弹流经测速架的上内壁和下内壁分别设置有若干平面镜，将激光位移传感器装在炮筒内采集的激光点与运动目标像素坐标收集，实现运动目标的粗略定位。现有方法的缺点是只粗略地定位目标，且十分容易受到外界影响，其它光波干扰严重的话会导致测量结果不准确，且无法直观地观察到目标在整个过程中地运动状态，本专利技术则很好地解决了这些问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种内置式炮弹动作检测系统，解决了在炮弹封闭发射过程中无法具体了解运动的状况的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：内置式炮弹动作检测系统，包括内置式动作测量模块和动作分析显示模块，内置式动作测量模块和动作分析显示模块之间通过无线通信模块连接；所述内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，包括主控制器，主控制器连接加速度传感器、角速度传感器和存储器；主控制器、加速度传感器、角速度传感器及存储器均连接移动电源；所述动作分析显示模块包括上位机，上位机连接测量管理数据库、动作姿态解算单元和可视化显示单元。进一步的，所述加速度传感器、角速度传感器选用集成两者功能的九轴姿态传感器，型号为MPU9250。进一步的，所述主控制器选用ARM主控制器，型号为STM32F767。进一步的，所述存储器选用NANDFlash存储器。进一步的，所述无线通信模块选用ZigBee通信模块。一种内置式炮弹动作检测系统的动作测量分析方法，包括如下步骤：步骤(1)、将内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，九轴姿态传感器获取弹体的线加速度信息和角速度信息；步骤(2)、STM32F767主控制器通过IIC协议驱动MPU9250姿态传感器，读取其原始数据，并利用MPU9250自带的DMP结合MPL库实现姿态解算；步骤(3)、在获取到姿态及加速度数据基础上，STM32F767主控制器以串行协议形式驱动非易失性NANDFlash存储器，实现对MX35LF2GE4AB型NANDFlash存储器的访问控制，写入或读取姿态和加速度数据，实现数据缓存；步骤(4)、ZigBee通信模块通过无线传输发出指令初始化和校准MPU9250姿态传感器，并将MPU9250姿态传感器测量数据实时传输至上位机；上位机的系统内包含端口号选择、串口协议设置、指令发送单元以及文本显示区域；正确选择本地端口号，依据串口协议配置相应参数，进而输入所发指令，控制下位机各控制器。步骤(5)、上位机将指令以十六进制的方式发送到下位机，下位机首先进行上电复位、初始化相应的配置等一系列操作，然后依据接收内容以定时器的方式产生脉冲数并使能相应的IO口，IO口与传感器相连，完成传感器数据获取和实时传输等处理。步骤(6)、解算的姿态信息变换为三维图形的运动数据格式，输出至可视化显示单元；根据实际机构尺寸和弹体尺寸，建立仿真的三维可视化模型；加载运动数据文件，基于三维物体变换和旋转的函数，进行模型变换、视图变换、投影变换、视口变换后，最终将模型转化到窗口显示，结合自动供弹机的机构动作过程，详细分析各个动作的消耗时间，以及弹体的速度、加速度和姿态等随时间变化的运动参数。步骤(7)、测试数据和分析结果存储到专用数据库。本专利技术的有益效果如下：本专利技术系统将多轴姿态和加速度传感模块内置于模拟弹体，可直接测量弹体在整个装填过程的姿态、速度、加速度和位置信息，并通过3D建模和运动数据的可视化分析，获取各个机构的时序和效率，为提高自动供弹机等机构动作的协调一致性和作战反应时间提供技术支撑。本专利技术设计合理，利用姿态传感器与计算机地模型解算的结合，解决了在炮弹封闭发射过程中无法具体了解运动的状况的问题，并模拟出炮弹运动全过程，为研究提高炮弹出射参数等方面提供了举足轻重的帮助。附图说明图1为本专利技术系统组成原理框图；图2为本专利技术上位机的功能分布图；图3为本专利技术姿态解算框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附和实施例对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1所示的内置式炮弹动作检测系统，该系统包括内置式动作测量模块和动作分析显示模块，内置式动作测量模块和动作分析显示模块之间通过无线通信模块连接；所述内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，包括主控制器，主控制器连接加速度传感器、角速度传感器和存储器；主控制器、加速度传感器、角速度传感器及存储器均连接移动电源；所述动作分析显示模块包括上位机，上位机连接测量管理数据库、动作姿态解算单元和可视化显示单元。参见图2，所述上位机包括包含端口号选择、串口协议设置、指令发送单元以及文本显示区域。在本专利技术的一个实施例中，加速度传感器、角速度传感器选用集成两者功能的九轴姿态传感器，型号为MPU9250；当然，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，选择其他类型的加速度传感器和角速度传感器也落入到本申请的保护范围。主控制器选用ARM主控制器，在本专利技术的一个实施例中，具体型号为STM32F767；存储器选用NANDFlash存储器；无线通信模块选用ZigBee通信模块。一种内置式炮弹动作检测系统的动作测量分析方法，包括如下步骤：步骤(1)、将内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，九轴姿态传感器获取弹体的线加速度信息和角速度信息；步骤(2)、STM32F767主控制器通过IIC协议驱动MPU9250姿态传感器，读取其原始数据，并利用MPU9250自带的DMP结合MPL库实现姿态解算；步骤(3)、在获取到姿态及加速度数据基础上，STM32F767主控制器以串行协议形式驱动非易失性NANDFlash存储器，实现对MX35LF2GE4AB型NANDFlash存储器的访问控制，写入或读取姿态和加速度数据，实现数据缓存；步骤(4)、ZigBee通信模块通过无线传输发出指令初始化和校准MPU9250姿态传感器，并将MPU9250姿态传感器测量数据实时传输至上位机；上位机的系统内包含端口号选择、串口协议设置、指令发送单元以及文本显示区域；正确选择本地端口号，依据串口协议配置相应参数，进而输入所发指令，控制下位机各控制器。步骤(5)、上位机将指令以十六进制的方式发送到下位机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，包括内置式动作测量模块和动作分析显示模块，内置式动作测量模块和动作分析显示模块之间通过无线通信模块连接；所述内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，包括主控制器，主控制器连接加速度传感器、角速度传感器和存储器；主控制器、加速度传感器、角速度传感器及存储器均连接移动电源；所述动作分析显示模块包括上位机，上位机连接测量管理数据库、动作姿态解算单元和可视化显示单元。/n

【技术特征摘要】
1.内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，包括内置式动作测量模块和动作分析显示模块，内置式动作测量模块和动作分析显示模块之间通过无线通信模块连接；所述内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，包括主控制器，主控制器连接加速度传感器、角速度传感器和存储器；主控制器、加速度传感器、角速度传感器及存储器均连接移动电源；所述动作分析显示模块包括上位机，上位机连接测量管理数据库、动作姿态解算单元和可视化显示单元。


2.根据权利要求1所述内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，所述加速度传感器、角速度传感器选用集成两者功能的九轴姿态传感器，型号为MPU9250。


3.根据权利要求1或2所述内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，所述主控制器选用ARM主控制器，型号为STM32F767。


4.根据权利要求3所述内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，所述存储器选用NANDFlash存储器。


5.根据权利要求3所述内置式炮弹动作检测系统，其特征在于，所述无线通信模块选用ZigBee通信模块。


6.一种内置式炮弹动作检测系统的动作测量分析方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(1)、将内置式动作测量模块设置于在模拟弹体内，九轴姿态传感器获取弹体的线加速度信息和角速度信息；
步骤(2)、STM32F767主控制器通过IIC协议驱动MPU9250姿态传感器，读取其原始数...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂亮，吴慎将，罗浩，王锦辉，陈超，唐倩倩，魏嘉，颜宏，贾雯丽，柯珮瑶，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61