CPLD技术在脱靶量测量中的研究与应用

弹丸脱靶量的测量是建立在弹丸激波宽度精确测量的基础上,而弹丸激波宽度的精确测量主要是与后续的信号处理方式和处理精度有关,文章基于CPLD技术,就如何对后续信号的处理和精确测量进行了深入研究,正确分析了后续信号,设计出了合理的后续信号处理电路和CPLD逻辑,得出精确的弹丸激波宽度;实验证明利用这种方法测得的弹丸脱靶量精度能够满足需要.     

枪弹激波实时监测系统的设计与应用

分析了高速飞行的枪弹产生的激波特性,研究了测量枪弹激波的传感器性能要求,设计了激波传感器驱动及后级信号调理电路,建立了枪弹激波实时监测系统,经实弹射击试验实现了枪弹激波的实时监测。在此基础上进一步开展了基于枪弹激波测量的弹丸定位应用研究,设计了四传感器的平面方阵结构阵列,以及基于CPLD技术的多通道时差测试电路,建立了弹丸定位数学模型,利用LabWindows/CVI软件编程工具设计了上位机应用软件,测得了高速飞行弹丸的空间位置坐标,经和模拟靶标比对,水平方向最大测试误差为1.2mm,组平均误差为0.27mm;高低方向最大误差为1.9mm,组平均误差为0.39mm;满足武器设计工程使用要求。     

线圈靶动态特性分析与补偿

弹丸水下运行时弹道远不如空气中稳定,线圈靶作为其测速的区截装置如果半径太小,则容易捕捉不到信号或被弹丸打坏;半径太大其动态响应又相对太差.分析了线圈靶的动态特性,并给出了大半径线圈靶的补偿方法,试验证明:该方法可行.     

LMS自适应滤波器在激波报靶系统中的应用

在野外复杂训练环境下,利用激波原理进行实弹射击的精度坐标报靶,是一项具有相当挑战性的技术.本文采用FPGA(现场可编程门阵列)结合自适应滤波技术,对报靶系统采集的激波信号进行了实时滤波处理.采用VHDL语言编程,利用QUARTUS Ⅱ6.0进行了仿真.实验结果证明,当弹丸穿过靶平面时,数据采集电路采集的激波信号含有大量噪声,基于FPGA的自适应滤波器能很好地滤除了大部分干扰噪声,得到了比较理想的激波数据,提高了报靶系统的报靶精度.     

线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

高压动态校准的水激波管

提出了预压水激波管动态校准方法。通过施加预压给水激波管产生的脉冲信号,在水激波管所产生的频率丰富的脉冲信号基础上叠加不同的静态预压,利用准δ脉冲校准原理,对高压测试系统进行动态校准。对3种高压传感器的测试数据分别建立了数学模型,进行了频谱分析,得出了3种高压传感器的频率响应特性。     

滚转条件下单天线GPS跟踪算法设计

提出了一种滚转条件下的单天线GPS跟踪算法。该算法能够在较低转速下,对间断的GPS信号进行跟踪,同时能够准确地计算出弹丸的滚转速度。该方法首先对单天线滚转条件下的接收信号进行分析与建模。然后,基于滚转对接收到的卫星信号的幅度调制特性的影响,利用旋转时信号幅度的对称性进行解旋,从而得到弹丸的滚动速率和角度。实际测试结果表明,利用信号的I/Q幅值信息,可以实时计算滚转弹丸的滚动速率和滚动角度,并且计算精度可以满足大多数实际应用的要求。     

光幕靶用大动态范围信号处理电路设计

为提高光幕靶测速精度和弹径适应范围,设计了一种光幕靶用自动调节增益的对数放大电路,扩大信号处理电路的测试动态范围。论文分析矩形探测光幕和扇形探测光幕两类典型光幕靶式光幕工作原理,分析弹丸过幕信号幅值与弹丸直径和过幕位置之间的关系。依据对数放大电路特性设计了基于TL441芯片的电压型对数放大电路和LOG112芯片的电流型对数放大电路,对设计的电路进行对数放大特性和动态范围进行测试。试验结果表明,设计的信号处理电路的输入输出信号幅值具有对数特性,其动态范围可达31dB,提高了光幕靶的测试动态范围,满足各口径弹丸的速度测量。     

一种用于测量弹丸激波的传感器

介绍了激波传感器的研制过程。该传感器采用杯式膜片结构的压电转换原理,解决了许多传感器性能指标的矛盾关系,提高了灵敏度,在能承受较大平衡压力的基础上又能分辨微弱压力的变化,适合于超音速飞行弹丸产生的激波的压力测量。     

基于高速摄影图像的轻气炮弹速测量研究

目前对轻气炮弹丸测量的方法通常采用磁测速、激光遮断测速两种方法,这两种方法受到弹丸材质、尺寸、弹前激波等影响时易导致测量结果失效;针对此类问题,提出了一种可靠性更高的基于高速摄影图像模板匹配的轻气炮弹丸速度测量方法;利用高速摄影相机、辅助光源、刻度标尺等组成高速弹丸摄影系统,设置高速弹丸拍摄方案,得到轻气炮弹丸在观察室运动过程的高速摄影结果;采用弹丸目标模板匹配的方法对摄影结果进行计算,得到弹丸运动过程中的位置信息从而得到弹丸速度;将计算结果与激光遮断测速方法得到的速度值进行了对比,满足试验要求,证明了该方法既能可独立作为轻气炮发射弹丸测速手段,也可为现有测试手段提供有效校核.     

Shocked flows induced by supersonic projectiles moving in tubes

A numerical study on shocked flows induced by a supersonic projectile moving in tubes is described in this paper. The dispersion-controlled scheme was adopted to solve the Euler equations implemented with moving boundary conditions. Four test cases were carried out in the present study: the first two cases are for validation of numerical algorithms and verification of moving boundary conditions, and the last two cases are for investigation into wave dynamic processes induced by the projectile moving at Mach numbers of M_p=2.0 and 2.4, respectively, in a short time duration after the projectile was released from a shock tube into a big chamber. It was found that complex shock phenomena exist in the shocked flow, resulting from shock-wave/projectile interaction, shock-wave focusing, shock-wave reflection and shock-wave/contact-surface interactions, from which turbulence and vortices may be generated. This is a fundamental study on complex shock phenomena, and is also a useful investigation for understanding on shocked flows in the ram accelerator that may provide a highly efficient facility for launching hypersonic projectiles.     

高速射弹流体动力特性及空泡形态数值仿真

准确获得流体动力特性和空泡形态是研究水下高速射弹运动稳定性优化控制问题,由于攻角的影响,对空泡形态产生扰动,并影响航行器的稳定性。为研究攻角引起的流体动力特性和空泡形态变化强耦合性对射弹的同时作用,建立了射弹自然空化的三维仿真计算模型,在射弹可变攻角下的流体动力特性及空泡形态进行了数值仿真,得到了二者随攻角的变化规律。结果表明:在小攻角条件下射弹流体动力参数处于线性变化工作域,射弹临界攻角大于自力超空泡航行器,说明数字仿真方法正确,模型合理,为研究射弹弹道稳定性提供了理论基础。     

弹道修正弹滚转角辨识和误差分析

弹道修正弹药的滚转角度是必不可少的重要参数,通过三轴正交磁强计测量弹丸旋转时的地磁场数据,根据B2AC椭圆估计方法,将旋转弹丸内的磁场按照椭圆轨迹进行拟合.在有章动角情况下,根据旋转尾翼弹丸在直线段的飞行特性,通过建立的模型计算弹丸滚转角度,采用弦长比例和章动角幅值为系数进行补偿.数值仿真分析表明,所提出的改进方法在复攻角平面不同方向上的蒙特卡洛仿真计算,能够得到比较满意的误差结果,在给定条件下,误差基本在弹丸实际使用的允许范围内.     

固冲增程炮弹三维流场数值仿真

为进一步进行优化设计,提高冲压增程炮弹性能,建立了冲压增程炮弹的三维计算模型,采用Nader-Stokes理论、以Fluent流场计算软件为平台对固冲增程炮弹进行了三维流场数值仿真.对冲压增程炮弹的流场结构与阻力特性进行了比较分析.结果表明:在非设计状态下(M=2.5)的总阻力系数比设计状态下(M=3.0)的要大,主要是由于空腔及底部的阻力变化所引起的.在攻角变化的情况下,结果亦然.从而为冲压增程炮弹的总体设计提供了重要的理论依据.     

MEMS压力传感器现状及其在弹药上的应用

随着MEMS技术、集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,必将使得MEMS压力传感器的批量生产、在弹药中的大量应用成为可能。系统地分析MEMS压力传感器的特点、分类及国内外发展现状,包括研究现状、产品现状和MEMS压力传感器在弹药中的应用,对相关的科学研究具有重要意义。     

弹丸侵彻靶板动能测试方法研究

弹丸动能是评价枪械毁伤能力的重要参数,现有动能测试主要采用动能公式进行间接测量,方法单一。从声发射技术的角度进行弹丸动能测试的研究,开展典型7.62 mm弹丸侵彻铝合金靶板的数值模拟研究,并获取声发射信号幅度和均方根(RMS);分别构建RMS和幅度值与动能的数学模型,其中构建的方程决定系数分别达到0.9936和0.9803;组建弹丸动能测试系统并实施弹丸侵彻动能试验,与铝箔靶测速试验对比分析结果表明:构建的RMS、幅度特征值和弹丸动能的数学模型具有合理的拟合精度,并且幅度参数表征弹丸动能的精度更高,两次试验测量误差分别达到12.7%和3.1%。所提出的声发射弹丸动能测试方法为弹丸动能直接测量提供了一种新概念解决方案。     

二维弹道修正机构方案与修正控制算法综述

二维弹道修正弹是对制式弹药的智能化改造,是一种低成本且具有一定打击精度的新型“简易制导”弹药.在此,介绍近几年主流的二维弹道修正机构方案,分析各机构的适用条件和实施难点所在.对于修正控制算法方面,总结应用非智能算法进行修正控制的优缺点,着重介绍近年来发展迅猛的智能控制算法在制导控制方面的应用,并简述智能算法在弹道修正控制领域应用时需进一步研究的方向和问题.     

基于ANSYS的单级行波发射器温度场分析

本文使用ANSYS对单级行波发射器的温度场进行了仿真分析,计算了抛体和线圈的发热热源、线圈绕组的等效导热系数、线圈和抛体与空气间的辐射散热系数。给出了用ANSYS分析行波发射器温度场的基本步骤和所加电压为250伏时线圈和抛体的温度分布云图,这对以后进一步研究有一定的实际意义。     

基于近似二阶EKF的非线性滤波仿真

论文对近似二阶EKF(ASEKF)进行了理论分析,了解其滤波原理和特点,并以空中抛射物为滤波仿真研究对象,建立抛射物的运动跟踪系统的离散化状态方程,利用ASEKF估计系统状态量,再由状态量计算系统输出量。仿真结果表明,ASEKF滤波法具有较高的估计精度和收敛性,而且效率较高,抛射物的运动跟踪误差基本在2%以内,远小于构造的观测量误差。