多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，涉及光电测量技术领域，利用平行探测光幕相关性，提取出同一弹丸穿过多探测光幕的时刻值，根据构建的多探测光幕平面方程，采用反演方法确定同一弹丸穿过六个探测光幕阵列的时刻值；基于点轨迹运动机理，计算出多弹丸飞行参数，实现多管高射速连发武器多弹丸参数的精准测试。本发明专利技术采用的测试装置成本低，移动灵活，且现场布置方便，结合提出的多探测平面光幕阵列时空约束多弹丸目标参数匹配方法，并获得随机不确定多弹丸空间散布，为评价新型武器的效能提供科学依据。评价新型武器的效能提供科学依据。评价新型武器的效能提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法


[0001]本专利技术涉及光电测量
，特别涉及多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法。

技术介绍

[0002]随着高射速多管连发武器的发展，高射速武器发射多弹丸所形成的空间散布密集度、命中概率、目标毁伤效能等，是衡量武器性能的重要指标，尤其是多弹丸形成的弹幕空间散布状态参数，由于多管高速连发武器在很短的时间内发射弹丸数量多，武器发射瞬间存在抖动、装药量不一致、多管转膛频率不一致等因素，形成了弹丸飞行姿态不确定，导致了多管连发射击的多弹丸在空间飞行过程中存在遮挡或重合随机状态，很难科学建立随机不确定多弹丸散布参数测试机制，制约了武器研制与发展。多管高射速连发武器类型很多，金属风暴武器、730型30毫米近防炮、AK
‑
630近防炮等等，这些武器发射的多弹丸将在空间形成多层弹幕，利用多层弹幕在很短的时间内连续袭击来袭目标或桥梁建筑等目标，从而达到高效目标毁伤的作用。
[0003]多管高射速连发武器主要有两个特点，一是，多管火炮在高频率旋转发射，使得发射的弹丸在空间上形成不同状态的多层弹幕，弹丸数量多、时间间隔短、密集度大，可以达到每分钟发射2000发以上；二是，炮管在旋转发射中状态的稳定性不一致，使得发射的弹丸在空间散布属于一种随机不确定状态，由于这两个原因，导致了现有的测试方法很难高效的捕获与识别多弹丸飞行参数。针对弹丸的位置和速度参数测试，现有的非接触光电探测方法，主要有：多探测光幕交汇法，双线阵CCD交汇测量法，激光精度靶等，这些测试方法虽能够获得单管或具有一定先后发射的多管武器发射弹丸位置和速度，对具有一定规律的弹丸信号也可以有效的识别；然而，多管高射速武器与常规武器不同，它具有多管齐发射的特点，这就会出现多弹丸同时达到某一个平面位置的可能，使得现有的测试方法识别与匹配相对困难，主要体现在两个方面，一是，多弹丸散布没有规律，在同一个探测光路里可能存在弹丸齐至而重合，对当前的各种传感器来说，多个弹丸同时达到一个位置点，所形成的信息视为一个信号，很难区分；二是，多管武器自身发射存在的固有特征，使得多个弹丸飞行姿态有差异，有可能出现前一个弹丸被后一个弹丸超过的可能，对采集的传感器来说，所采集的弹丸信号在时间上连续特征不能反映出真实弹丸飞行时间状态，无法单一的从时间角度反演计算出弹丸的空间参数。
[0004]针对现有技术存在的问题，本申请提供了多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，解决了多管高射速武器不确定多弹丸空间飞行参数的测试难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，解决了多管高射速武器多弹丸空间飞行参数的测试问题。
[0006]本专利技术提供了多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1：采用多探测光幕阵列测试系统进行多弹丸飞行参数测试，并构建任意一发弹丸飞行参数计算模型；
[0008]步骤S2：采集弹丸穿过探测光幕的原始信号，计算多探测光幕阵列中平行探测光幕输出信号的相关系数矩阵，寻找出同一发弹丸的波形信号；
[0009]步骤S3：建立多探测光幕阵列的平面几何方程，确定同一发弹丸穿过多个探测光幕的时刻值；
[0010]步骤S4：基于多弹丸在多探测光幕阵列中匀速直线运动，并结合同一发弹丸穿过多个探测光幕的点轨迹，构建同一发弹丸的直线约束函数；
[0011]步骤S5：基于弹丸穿过探测光幕的空间位置和时刻值，匹配并计算出多弹丸穿过每一个探测光幕的参数。
[0012]进一步地，所述步骤S1构建弹丸飞行参数计算模型的步骤如下：
[0013]步骤S11：搭建探测光幕M1至M6，探测光幕M1和M4相互平行且垂直于oz轴，探测光幕M1和M4之间的距离为S，探测光幕M2和M5垂直于xoz平面且分别与探测光幕M1和M4之间存在夹角α；探测光幕M3和M6垂直于yoz平面且分别与探测光幕M1和M4之间存在夹角β；
[0014]步骤S12：获得多探测光幕阵列的空间几何参数；
[0015]步骤S13：根据同一弹丸穿过多探测光幕的时刻值，建立任意一发弹丸飞行参数计算模型。
[0016]进一步地，所述步骤S2寻找同一弹丸波形信号的步骤如下：
[0017]步骤S21：由多路采集模块采集多弹丸穿过多探测光幕的信号，并提取弹丸穿过探测光幕的时刻值；
[0018]步骤S22：定义多弹丸穿过多探测光幕的时刻值；
[0019]步骤S23：计算多探测光幕阵列中三组平行探测光幕输出信号的相关系数矩阵，找到平行探测光幕中同一弹丸的波形信号，确定其时刻值。
[0020]进一步地，所述步骤S3确定同一发弹丸穿过多个探测光幕的时刻值的步骤为：
[0021]步骤S31：构建多探测光幕弹丸时空关联约束函数式；
[0022]步骤S32：基于三组平行探测光幕所对应的每一组弹丸时刻序列，采用计算机循环匹配计算方法，匹配出第一发弹丸穿过探测光幕的时刻值；
[0023]步骤S33：同理寻找并匹配出其他弹丸穿过每一个探测光幕的时刻值。
[0024]进一步地，所述步骤S4构建同一发弹丸的直线约束函数的步骤为：
[0025]步骤S41：设定任意一发弹丸在探测光幕的空间位置；
[0026]步骤S42：根据同一弹丸穿过探测光幕阵列的匀速直线运动规则，构建同一发弹丸的直线约束函数。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0028]本专利技术提出的多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，利用平行探测光幕相关性，提取出同一弹丸穿过多探测光幕的时刻值，根据构建的多探测光幕平面方程，采用反演方法确定同一弹丸穿过六个探测光幕阵列的时刻值；基于点轨迹运动机理，计算出多弹丸飞行参数。本专利技术采用的测试装置成本低，移动灵活，且现场布置方便，结合提出的多探测平面光幕阵列时空约束多弹丸目标参数匹配方法，实现多管高射速连发武器多弹丸参数的精准测试，并获得随机不确定多弹丸空间散布，为评价新型武器的效能提供科学依据。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的多弹丸参数匹配流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的光电探测靶阵列交汇测试示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的xoz平面探测光幕几何关系示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的yoz平面探测光幕几何关系示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的弹丸a
l
和a
j
同一时刻达到探测光幕M1示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的第n发弹丸在xoy和yoz平面相对P
1k
(x
1k
,y
1k
,z
1k
)位置分解示意图。
具体实施方式
[0035]下面结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：采用多探测光幕阵列测试系统进行多弹丸飞行参数测试，并构建任意一发弹丸飞行参数计算模型；步骤S2：采集弹丸穿过探测光幕的原始信号，计算多探测光幕阵列中平行探测光幕输出信号的相关系数矩阵，寻找出同一发弹丸的波形信号；步骤S3：建立多探测光幕阵列的平面几何方程，确定同一发弹丸穿过多个探测光幕的时刻值；步骤S4：基于多弹丸在多探测光幕阵列中匀速直线运动，并结合同一发弹丸穿过多个探测光幕的点轨迹，构建同一发弹丸的直线约束函数；步骤S5：基于弹丸穿过探测光幕的空间位置和时刻值，匹配并计算出多弹丸穿过每一个探测光幕的参数。2.如权利要求1所述的多探测光幕阵列时空约束多弹丸参数匹配方法，其特征在于，所述步骤S1构建弹丸飞行参数计算模型的步骤如下：步骤S11：搭建探测光幕M1至M6，探测光幕M1和M4相互平行且垂直于oz轴，探测光幕M1和M4之间的距离为S，探测光幕M2和M5垂直于xoz平面且分别与探测光幕M1和M4之间存在夹角α；探测光幕M3和M6垂直于yoz平面且分别与探测光幕M1和M4之间存在夹角β；步骤S12：获得多探测光幕阵列的空间几何参数；步骤S13：根据同一弹丸穿过多探测光幕的时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓倩，李翰山，曹建建，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：