基于小波滤波及相关分析的激光光幕破片测速信号数据处理

针对激光光幕战斗部破片测速中信号噪声起伏大和无法自动判读的问题,提出了基于小波分析和相关算法的激光光幕破片测速信号自动识别与处理方法。该方法基于离散小波变换的带通滤波性质和多分辨率分析,联合小波阈值去噪方法,对破片过靶信号进行小波滤波;结合波峰检测获取各破片过靶的特征点计时时刻,根据同一破片飞行穿越前后光幕所捕获信号的相关性对各破片波形的归属进行自动识别和数据处理。通过对12组战斗部静爆现场采集到的波形进行处理,研究结果表明：该算法能够很好地滤除激光光幕破片测速信号中的高低频噪声,破片特征点的拾取率为96.9%,破片波形的归属识别率为87.2%.     

大当量爆炸场破片速度测试系统中声光触发设计

针对大当量爆炸场试验中采用通断靶触发引起的操作繁琐、安全性差的问题,在对静爆试验中声、光信号的特征进行研究的基础上,设计了声光触发系统,为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。声触发需要结合系统布设参数来设置相关的采集参数,以确保采集数据的完整性;对于光触发系统,由于有用信号的光谱与日光光谱部分重叠,造成二者无法完全分离,所以设计信号预处理装置及合理布设对整个系统的可靠性起到至关重要的作用。试验结果表明:TNT当量≥2kg时,声光触发系统布设在距爆心20m处,均可为测试系统提供稳定、可靠的触发信号。     

基于EMD的强振动环境中破片速度测试信号处理

针对强振动环境中破片速度测试信号难于处理的问题,在对静爆振动信号进行分析的基础上,提出了基于EMD的信号处理方法.在获取信号的各阶本征模函数(IMF)的基础上,结合信号的特征,构建适用的带通滤波系统;再通过相关函数值确定过靶信号的对应关系;然后通过斜率最大法获取信号的特征点,从而计算出破片的飞行速度.多次实验结果表明,该算法对于强振动环境中的破片速度测试信号处理有较强的适用性,具有一定的实用价值.     

基于相关系数的识别算法在破片测速中的应用

针对破片速度测试中基于接触型靶和高速相机法存在测试范围小、精度低等问题,提出了激光光幕测速中基于相关系数识别算法.该算法通过计算破片过靶信号中两波形间的相关系数值,确定其相关性,进而找出对应破片.实验表明:基于该识别算法的破片测速方法可很好地用于激光光幕测速中多个破片过靶信号的识别,得到破片穿过激光光幕时的速度.该法能满足高精度破片速度测试的需要,可广泛地用于破片测速中.     

远程同步高速数据采集控制系统

针对弹药试验环境复杂,安全距离大,高速数据采集设备触发可靠性和同步性要求高等特征,提出了一种远程同步高速数据采集控制系统。该系统利用远程同步无线控制机制,通过指令/反馈信号有效性判决提高信号的可靠性,同时选用MOSFET作为开关器件设计同步触发电路,保证多路开关量触发信号的同步性。试验验证表明,该系统同步触发精度小于1 ms,多次试验中未出现误触发现象,可实现对弹药试验数据的多设备高可靠性远程同步触发采集。     

多通道同步数据采集的大当量爆炸场参数光电测试系统

针对战斗部爆炸场破片速度等参数测试中需要多点分布测试方法存在精度差,成本高的问题,提出了一种以爆炸火光作为触发信号源的多通道同步分布式数据采集系统;设计了光电触发模块将爆炸火光经过光电转换,信号调理形成触发信号源,多个数据采集单元的触发模块参数相同,保证其响应时间一致;采用多通道数据采集单元配合激光光幕破片数据采集可以构建多点测试系统;通过多次战斗部破片速度测试试验结果表明:在TNT当量为5 kg时,测试系统分别布设在距离爆心不同距离处,可以完成可靠触发并获得有效数据.     

图像识别技术在战斗部静爆试验分析中的应用

在破片战斗部研制中,大量采用静爆试验的方法对其破片飞散特性进行研究,针对试验中对靶板上破片孔的统计分析工作,突破了目前常用的依靠人工对靶板或对其某一区域内的破片数量进行统计再进行分析的问题,提出了基于图像识别的靶板破孔识别分析方法,建立了图像靶孔到试验布局空间的转化模型,并以此为基础开发了靶板破孔识别分析程序。     

激光测速靶连发弹丸速度测试系统

基于LabWindows/CVI的激光测速靶连发弹丸测速系统由面板,数据采集,分析测试软件等组成.主界面显示两通道弹丸过靶波形、弹丸速度及连发弹射频.参数界面含触发通道选择、触发电平、触发延迟时间、采集频率及采集深度等设置.数据采集包括弹丸过靶波形信号、弹丸单、连发弹丸初速及其射频等参数测试.     

高能束控制破碎模拟弹体破片分布试验研究

采用扇形靶试验对高能束控制破碎模拟弹进行预制破片分布考核。从静爆靶试结果显示:模拟弹侵彻3 m靶距不同厚度A3钢板,破片分布在预计范围内,破片飞散角实测结果小于18°,破片带内的破片密度平均为2.68个/dm2;该弹采用高能束控制破碎技术处理后,破片控制效果好,能够满足弹丸的设计要求。     

基于数字摄影测量的靶场高速摄影测速方法

针对靶场静爆试验中破片测速难题,提出了基于摄影测量技术的破片测速方法。以某枪弹为例,开展了测速试验,建立了测试系统,解决了测试现场高速相机布置及参数设定问题; 研究了关键技术,通过解析高速相机捕捉的弹丸运动图像序列,还原了弹丸的运动轨迹方程,求解得到弹丸的飞行速度; 并将试验结果与铝箔靶测得速度进行对比,相对速度误差小于1%。实例表明,该方法能够准确测量破片的运动速度,测试结果可靠,测量精度能够满足靶场试验要求。     

激光点火过程的ニ维模型及计算

以热机理为基础，建立了激光点火过程的二维非稳态热传导模型，模型中考虑了激光光能分布、反应物浓度、对流换热和热辐射等因素对点火过程的影响。采用交替方向隐式算法求解偏微分方程。并以Mg/NaN03药剂为研究对象，通过计算分析了激光脉宽、光束半径、材料热传导系数、浓度吸收等因素对点火的影响。结果表明：入射功率、脉宽、光束半径是影响含能材料点火特性的主要因素；点火时间较短时，热传导系数的变化对点火影响较小，吸收系数的变化对点火影响较大。     

激光引信脉冲宽度对目标回波的影响研究

基于窄脉冲激光引信的虚拟样机模型和目标近场散射模型,计算了不同脉冲宽度下的目标回波功率,并可定量给出目标回波的波形和峰值功率随发射脉冲宽度的变化规律.经过仿真模型验证,研究结果可以为窄脉冲激光引信的探测阈值和脉冲宽度等参数的优化设计提供依据.     

基于增益可控运放的脉冲信号自动增益控制

针对脉冲激光探测系统中存在的回波幅度变化大,阈值比较电路受脉冲前沿时差影响导致距离判别精度低的问题,提出基于脉冲信号峰值电压反馈的自动增益控制方法,利用峰值电压采样,反馈控制电压形成,压控增益调整来实现信号增益的可控。通过仿真和实验验证:证明该方法能够解决宽动态范围下脉冲信号增益自动控制问题,从而减小脉冲前沿检测时差,提高系统距离判别精度。     

一种激光尾流制导鱼雷信号检测方法

针对鱼雷光检测尾流时尾流信号受水体后向散射干扰不易检测的问题,给出了一种有效的检测方法。利用变遗忘因子的自适应抵消方法对水体后向散射回波进行抑制,通过非线性放大增强目标信号,最后采取自适应阈值等多种有效策略对目标进行探测。对试验数据分析表明,该方法可以有效抑制水体后向散射回波信号,并具有较快的收敛速度和跟踪速度,可提高光尾流检测能力。研究结果可为光检测尾流的实际应用提供了依据。     

多波段激光检测光源模块设计

利用特定波长的激光信号模拟激光脉冲信息是评价激光装备接收性能的一种主要手段,为满足不同波长激光装备检测集成化的需求,设计了一种多波段激光检测光源模块。通过激光光源的选型,基于透反镜的共轴光路设计和光纤准直镜头的设计,实现了905、1064和1550 nm波长的多波段激光的共光轴匀化输出。为满足激光光源的窄脉冲驱动需求,选用超高速器件将脉冲上升沿转换成窄脉冲驱动信号,控制RC充放电电路进行功率放大,实现激光光源的窄脉冲发射。分别进行了光斑质量、波长、发射功率等参数的实验验证,结果表明多波段激光检测光源能够满足应用要求。     

大功率窄脉冲半导体激光光源等效电路参数研究

针对大功率窄脉冲激光光源的激光器多管芯组合结构等效电路的参数提取困难的问题,提出了基于外特性测量法来提取激光器多管芯组合结构等效电路参数的简捷方法。其特点是：在不知道半导体激光器的材料及内部结构的情况下,通过对实物电路系统电参数的测量并利用Pspice仿真软件经多次参数拟合来获得半导体激光器等效电路参数。实验结果表明,利用该方法提取的半导体激光器等效电路参数与国外产品给出的等效电路参数相吻合。它为大功率窄脉冲半导体激光器驱动源的设计提供了依据,对多个管芯的组合方式、组合结构设计及装配工艺具有指导意义。在此基础上,设计并制作了半导体激光器板载结构的驱动源电路实验系统,其输出功率为180 W,光脉冲的上升时间为3.2 ns,脉冲的宽度为8.3 ns.     

激光引信云雾后向散射的特征与识别

研究了激光引信云雾后向散射的特征与识别。首先提出了云雾后向散射信号的数学模型，然后论述了光子一次散射条件下云雾气溶胶介质信号基本特性、多次散射对于反射信号幅值生成的影响、脉冲宽度和形状对后向散射信号幅值的影响、云雾后向散射信号的统计特性。从抑制云雾后向散射的角度，着重论述这些特性与激光引信参数的相互关系并指出设计方向。归纳了三种云雾后向散射的识别方法：简单的幅度识别，回波脉冲波形宽度识别以及表征目标与云雾轮廓的回波序列峰值包络图形识别。在分析比较后，提出应大力研发微宝石脉冲激光引信与新型电光扫描激光引信。     

基于分数阶傅里叶变换的线性调频脉冲信号波达方向估计

针对宽带线性调频脉冲信号的时宽与观测时宽不等的情况,基于分数阶傅里叶变换(FRFT)提出了一种新的中心频率估计方法,并据此对基于FRFT的MUSIC算法的波达方向(DOA)估计进行了改进。该算法利用线性调频信号在傅里叶变换域良好的能量聚集性,分析了脉冲信号中心频率随着脉冲信号在观测时间内位置的变化规律,并修正了中心频率估计的方法。在相应的分数阶傅里叶域,构造分数阶傅里叶域的方向向量,利用MUSIC算法进行DOA估计。数值仿真验证了该算法对方位估计的有效性,并仿真分析信噪比（SNR）和脉冲信号时间宽度对方位估计结果的影响。随着SNR的增大、脉冲信号时间宽度的增加,方位估计方差减小。     

基于梯度图像法的激光雷达图像融合滤波算法

为了有效消除激光雷达图像斑点噪声的干扰,针对单一滤波算法的不足,提出一种基于梯度图像法的激光雷达图像滤波融合算法。分析激光雷达图像的噪声特点,综合Lee滤波和小波滤波的优势,该算法利用图像的梯度图像来判断斑点噪声隶属于信号区域还是边缘区域,在边缘点采用小波阈值滤波的结果,在信号区域选择Lee算法的结果达到最好的滤波目的。仿真试验的结果表明:该算法具有很强的散斑噪声抑制能力,能够在噪声滤波和图像信息保持2个方面都能达到很好的效果。     

一种小型脉冲激光器能量和重复频率测量电路

针对传统激光功率计无法实时检测的缺点,设计一种基于PIN光电二极管的小型激光脉冲能量和频率实时检测电路。在激光器输出窗口前端设置光学玻璃对激光输出进行透射和散射,利用PIN光电二极管探测激光散射信号并完成光电转换。微弱电信号经后续信号调理电路处理以外部中断方式触发单片机计时、计数,单片机同时采集调理电路的输出电压。系统最终实现了激光脉冲频率及能量的检测。测试结果表明:该系统的频率测量精度优于0.02%,能量测量精度优于1%,灵敏度优于0.8 V/mW,响应时间不大于3 ns。