3D激光雷达测量调炮精度的检测方法与精度分析

火炮武器装备调炮精度直接影响武器系统射击精度。基于3D激光雷达工作原理,结合火炮武器装备调炮工作过程,将3D激光雷达扫描测量空间点三维坐标的测量原理应用于火炮调炮精度检测,提出一种针对火炮调炮精度的检测方法。通过测量模型搭建,使用3D激光雷达扫描火炮身管(或火箭炮定向管)上能代表其轴线方向上的两个工具球,测量得到代表火炮身管轴线方向的两个工具球球心的三维坐标,进而解算出调炮后火炮身管轴线的方向角度和高低角度变化量;并开展测量精度分析和实验验证。该测量方法不仅具有测量精度高、测量简便的特点,还可以提高测量的自动化程度。     

火炮调炮精度检测技术

将测绘专业中双经纬仪空间交会测量空间点三维坐标的原理引入火炮调炮精度检测,通过测量火炮身管上2点的空间坐标,确定炮膛轴线的高低角和方位角,经过计算机的处理可得到被测火炮的调炮精度,该测量方法具有精度高、成本低的特点.     

单全站仪调炮精度检测系统

针对地面压制火炮的调炮精度检测问题,对双经纬仪调炮精度检测系统进行改进,引入具有测距功能的全站仪,设计出单全站仪调炮精度检测系统;阐述了系统组成、工作原理,给出了数学模型和算法公式推导过程,完成了检测软件的编程实现;实验结果表明:该系统能够满足调炮精度指标的检测需求,具有精度高、效率高的特点。     

火炮瞄准精度测试系统硬件数据采集与软件编程

瞄准精度是火炮武器系统设计过程中需要严格考核的一项技术指标。依据某炮的工程应用背景，开发的软件应用程序和硬件数据采集系统主要完成两个功能：自动采集双经纬仪测量的方位角与高低角数据值；按照空间解算模型推导出的计算公式得到统计量中间偏差值。通过实践检验证明，该系统测量误差不大于0．2密位。与常规手工作业方式相比，其自动化程度较高，可极大地缩短靶场试验周期，在工程实践中获得了较好的应用效果。     

基于蒙特卡洛法的单全站仪调炮精度测量系统不确定度研究

为改进调炮精度测量系统,对单全站仪调炮精度测量系统进行数学建模,采用蒙特卡洛法进行测量精度分析,并在数学模型中修正了测量过程中影响测量精度的主要因素。其测量不确定度与双经纬仪调炮精度测量系统进行了基于蒙特卡洛法的MATLAB仿真计算比较。其仿真结果表明,单全站仪测量系统满足布站距离要求时,测量精度优于双经纬仪调炮精度测量系统,且单全站仪系统操作工作量仅为双经纬仪系统的一半,极大地简化了操作,提高了效率,在调炮精度测量中具有良好的应用价值。     

考虑异面交会因素的调炮精度数据处理方法

针对用双经纬仪检测调炮精度时2台经纬仪视轴可能是异面交会的问题,提出了一种新的数据处理方法。通过2台经纬仪观测目标点的方位角、俯仰角和基线长度,解算出2台经纬仪视轴的异面直线方程;在公垂线上估计目标点的位置;用目标估计点的坐标解算出身管指向角。估计目标点位置时,综合考虑了经纬仪测角精度和经纬仪到目标点距离的影响。采用蒙特卡洛方法模拟结果表明:与传统方法相比,新方法的身管指向精度至少提高了3%,特别是在经纬仪测角精度相同时,身管指向精度在高低方向甚至能提高23%以上;与公垂线中点法相比,即便是经纬仪测角精度相同,新方法的身管指向精度在方位和高低方向上分别提高了0.3%和2.9%以上。模拟结果验证了该数据处理方法的可行性和有效性。     

自动直瞄方式在某型自行火炮上的应用研究

某型自行火炮在实际应用中存在目标可见但不能直接瞄准的现象,为了弥补这一缺陷,引入自动直瞄方式代替传统直瞄方式。自动直瞄方式是使用激光测距仪测量火炮至目标直线距离,结合当前身管方向和姿态,求解出大地坐标系下的炮目高差和炮目距离,采用3D弹道解算模型求解出射击装定诸元,经过操瞄解算得出调炮诸元。试验结果表明,自动直瞄方式系统反应时间短、瞄准精度高、使用范围广,能够对视场内任意目标进行直接瞄准,性能优于传统直瞄方式。     

基于图像透视畸变校正的调炮速度测量方法

针对传统调炮速度测试过程繁琐、测量精度低的问题,提出了一种图像透视畸变校正的调炮速度测量方法。采用激光器、靶板、CCD相机和计算机构建调炮速度测量系统,利用CCD相机实时记录激光在靶板上的光斑位置,根据光斑的位移和时间解算出调炮速度。利用特征点成像,通过透视变换原理构建变换矩阵求得图像校正模型,进而实现光斑靶板图像的透视畸变校正,在校正后的图像上提取光斑并计算出光斑质心,获取光斑质心的位移和时间,最终解算出调炮速度。实验结果表明：与传统的图像测量方法相比,利用该方法测量调炮速度的精度提高了10倍,满足靶场对高精度测量调炮速度的要求;该方法适用于靶场测试以及其他调炮速度的实际测量工程。     

双经纬仪调炮精度检测系统

针对数字化火控系统调炮精度检测手段匮乏的问题,设计出双经纬仪调炮精度检测系统。在对该系统组成及工作原理描述、数学建模和算法公式推导的基础上,在Windows XP系统下采用VC＋＋6.0完成了检测软件的编程实现,系统研制完成后在某车载炮上进行了试验验证。实验结果表明：该系统提高了检测精度和工作效率,可作为调炮精度指标的有效检测手段。     

火炮炮管静态定向角测量系统研究

本文提出了一种用激光光电经纬仪来测量火炮炮管静态定向精度的方法.应用组建的测试系统对炮管的高低角、水平角静态定向精度进行了测试,并对测试结果进行了精度分析与计算,最后绘出了精度曲线图,结果表明,此方法的测量精度满足0.1mil的精度要求.此外本文利用旋转矩阵的通用表达式推导出了火炮竖轴倾斜误差Δr1、炮耳轴与竖轴不垂直度误差Δr2和炮膛轴线与炮耳轴不垂直度误差Δr3三种误差对炮管定向精度影响的关系式,以此作为火炮生产时建模的依据,可以用来指导火炮的生产,具有较好的实用价值.     

基于全站仪的身管火炮零线检校方法研究

针对传统的身管火炮零线检查规正方法存在着炮膛轴和视轴误差及炮身俯仰倾斜误差等,提出了一种基于全站仪的新型检校方法。建立了测量系统的数学模型,得出了空间坐标系内任意点的坐标计算公式。推导出了零线检校方法的解算模型,该解算模型只需要1台全站仪分别测量出炮膛轴线延长线上的两个指定点和瞄准线延长线上的两个指定点的水平角、天顶角和斜距,通过计算就可得到瞄准线相对于炮膛轴线的高低角和方向角偏差,根据偏差最终完成零线的检查和规正。以此为基础的身管火炮零线检校方法精度高、简单易操作和应用范围广。     

某型无坐力炮射击偏差及修正分析

针对某型无坐力炮,由横倾导致的射击偏差问题,提出火炮肩射状态下的坐标系方法。描述火炮姿态变 化,建立横倾状态下的射击偏差量计算模型,分析横倾对火炮射击精度的影响程度,提高射击精度以及火炮毁伤效 果。结果表明,该方法能够为火控修正射击偏差提供参考。     

信息化高炮武器系统能力的未确知测度综合评价

为定量地综合评价信息化高炮武器系统的作战效能，假设武器系统具有一定可用度和可信度条件下，对系统完成规定任务的能力提出了一种基于未确知理论的评价模型。结合信息化高炮武器系统的特点，应用未确知理论研究了评价其系统能力的指标体系和度量方法，建立了基于未确知测度的一种武器评价识别模型，用实例分析了测度可以量化的单因素测度函数，介绍了指标评价等级测度计算方法。该模型克服了以往用模糊评价法的不足，可定量地综合评价信息化高炮武器系统作战效能。     

基于动力学仿真的车载火炮射击稳定性优化

为了提高车载火炮系统射击稳定性，基于动力学仿真和优化方法进行后坐稳定性和复进稳定性优化研究。采用多体系统动力学建模理论和方法建立全炮系统动力学模型，结合优化设计理论和方法，建立车载火炮射击稳定性优化模型。采用遗传算法，对火炮系统的射击稳定性进行结构参数和动力学参数的优化。优化结果表明，优化后车载火炮系统的射击稳定性得到很大提高，同时也验证了优化模型的正确性和优化算法的可靠性。     

基于CFD与协同仿真的火炮后坐分析计算

为了解决传统后坐计算模型将液压阻力系数取为经验性常数的局限,提出一种基于多软件协同仿真技术的火炮后坐运动仿真新方法,利用MATLAB求解器计算火炮后坐运动,采用FLUENT求解器计算制退机内液体压力,提高了计算精度.将仿真计算结果与火炮实弹射击试验测试结果、传统工程模型计算结果比对,结果表明该方法计算精度高于传统模型,与实测结果符合较好,为准确计算制退机液压阻力提供了一种有效途径.     

舰炮武器系统作战效能的模糊综合评价

以模糊数学为手段，对舰炮武器系统的作战效能进行了模糊综合评价。在作战效能模糊综合评价结构模型中，总目标被分解为一系列子目标，这些子目标又按其属性分作若干组，每一子目标又可继续分解，从而形成不同的层次。指标体系的建立对系统效能的综合评价是一项重要的基础工作。对舰炮武器系统的作战效能进行了认真分析，确定了其评价指标体系。通过某型舰炮武器系统的实例计算，验证了模型的正确性。     

基于目标真值数据的零飞精度测试方法

针对传统零飞精度测试系统在使用过程中存在的问题和不足,设计一种基于靶场目标真值数据的零飞精度测试方法。概述传统零飞精度测试原理和方法,给出基于目标真值数据的零飞精度测试方法的测试原理、方法步骤和具体数据处理方法,并将该方法应用到某火炮零飞精度试验中,与传统零飞仪测试结果进行对比分析。结果表明：该方法不仅能弥补零飞仪在操作使用过程中存在的不足,而且其测试精度满足实际应用需求。     

基于异常压力场的火炮身管断裂失效再现数值模拟

针对某坦克炮实弹射击出现身管断裂失效的情况,采用问题再现、原因分析、计算分析和效果验证等研究方法,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,以等量TNT爆轰产生的高压气体流场近似代替实际火药气体作用,采用基于显式积分的拉格朗日-欧拉耦合算法解决流体与固体的耦合,建立了高压气体与身管之间相互作用的数值模拟,解决了流体形变引起的计算困难问题。引入Johnson-Cook塑性模型以及断裂失效模型描述身管材料动力学响应,在预置初始裂纹的情况下对身管在异常内压下的动力学响应进行了数值计算及分析。数值模拟结果较好地描述了身管材料在异常压力作用下的断裂失效机理,再现了身管发生撕裂损伤破坏的过程,为火炮使用安全性以及故障分析提供了参考。     

火炮牵引虚拟试验技术研究

以某高炮和某加农炮为研究对象，利用MSC／ADAMS构建了虚拟试验环境。应用三维造型软件PRO／E建立了11条强化路面的三维模型和火炮牵引状态虚拟样机。对火炮在强化路上牵引进行了虚拟试验，为了确定安全的牵引试验速度，必须首先计算火炮悬挂系统的固有频率。参考悬挂系统的固有频率和路面谱，设计牵引试验车速，防止出现悬挂系统共振。通过与现场试验对比，结果吻合，表明虚拟试验可为制定试验方案和编写火炮牵引试验方法的国家军用标准提供科学依据。