立靶光幕探测性能分析与弹丸信息提取研究

交汇立靶测量系统可以实现飞行弹丸的速度、着靶坐标测量,是靶场测试中不可缺少的测龟装置,然而,由于交汇立靶中的倾斜光幕存在,致使飞行弹丸在穿越光幕过程中的输出信息不一致,影响了测量精度;基于立靶测最系统原理,分析了立靶光幕的光学探测性能;从光学探测方面,研究与分析光幕幕厚、作用距离与光电探测输出信息的关系,并根据交汇光幕布阵的几何特点,提出采用相关算法对飞行弹丸穿越光幕信号的时刻提取,减少光幕幕厚不一致产生的计时误差,提高系统测量精度.     

探测光幕的高速弹丸红外辐射信号获取研究

为了解决光电探测靶在低照度环境下不能工作的问题,提出采用红外探测技术改善其低照度探测性能。利用普朗克定律,分析高速弹丸作用于探测光幕的红外辐射特性;结合探测光幕,分析高速弹丸穿越光幕的红外辐射通亮的变化;利用红外探测器的响应率,建立红外电压信号输出模型,设计红外探测放大电路与数据采集电路,通过实验,飞行弹丸穿越光幕瞬间,探测系统输出的信号明显,在小口径弹作用下,输出幅值可达1V。     

多线阵光电立靶弹丸攻角测量

基于立靶坐标交汇测量原理,介绍了传统单线阵CCD立靶系统,并对单线阵CCD立靶系统中弹丸攻角测量方法进行了分析,指出了其中存在的扫描帧频不足和弹头、弹尾着靶点距离误差的问题.在此基础上,提出了一种新的多阵列光电立靶测量系统的布设方法,利用6个交汇列图像在空间交汇组成光幕阵列,根据飞行弹丸穿越不同光幕阵列的时刻和多光幕立靶系统结构参数,提出了一种新的计算弹丸攻角的方法.利用多线阵光电立靶测量系统巧妙地避免了弹头、弹尾着靶点距离误差对测量结果的影响,保证了测量精度,降低了系统成本.     

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。     

基于Wavelet-CNN的电磁炮过靶信号识别方法

电磁炮测试中,炮口产生强烈的火光信号以及振动等噪声,会严重干扰电枢特征信号的识别处理;为了提升对电枢信号的自动识别率,提出了一种基于小波变换和卷积神经网络(CNN)相结合的电枢信号识别方法;利用小波变换对过靶信号进行小波阈值去噪,进而重构信号,然后利用CNN提取信号的深层次特征,通过CNN的全连接层输出信号的分类结果;当输入信号为电枢信号时,对其作最大值检测获取电枢信号的特征点;实验结果表明,所提方法对比传统小波阈值滤波法在特征点自动拾取准确率上提升了5.88%;该算法对电磁炮电枢过靶信号的滤波、识别具有一定的参考意义。     

截锥形弹丸侵彻双层靶板的数值模拟研究

运用ANSYS／LS—DYNA模拟截锥形弹丸以低于靶板弹道极限的速度对由不同材料的厚薄靶板组成的双层金属靶板的正侵彻情况,并与2种材料同厚度的单层靶板进行比较。计算表明,双层靶板中,厚薄靶板的放置顺序对靶板整体的防护性能有很大的影响。当高强度的厚靶板放置在前,低强度的薄靶板放置在后时,靶板整体的防护性能低于厚薄靶板相反放置时的防护性能。但这2种靶板的防护性能均低于由高强度材料构成的同厚度的单层靶板。     

弹丸姿态对感应式线圈靶测速精度影响

弹丸穿越线圈靶时的姿态是影响线圈靶测速精度的重要因素.就弹丸姿态变化对线圈靶测速精度的影响进行了理论分析与建模研究,建立了与弹丸姿态相关的线圈感应电动势特性的理论模型.结合具体的参数,利用Matlab数值分析软件对高速运动的弹丸在入射线圈靶时的感应电动势随偏航角、俯仰角和偏移量的变化进行了数值计算,并经实验验证了模型的正确性.初步的研究结果表明:靶距为1m时,弹丸姿态所引起的线圈靶测速误差可达0.511％,其中偏航角为主要影响因素.建模结果可为传感器的合理使用和误差补偿提供理论依据.     

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。     

基于光幕触发CCD交汇连发弹丸坐标处理方法研究

针对CCD线阵交汇系统中测试弹丸连发坐标时以最大帧频连续拍摄,数据量过大而导致处理时间过长的问题,提出一种基于基于激光光幕触发的多峰值检测和自适应阈值弹丸检测的快速检测连发弹丸坐标方法。采用90°的“一”字线型半导体激光器配合原向反射屏形成光电探测靶面,光电转换模块将弹丸过靶时引起的光通量变化转换成电信号产生过靶信号,处理数据时先使用多峰值检测算法,根据获得的过靶信号波形计算出所有弹丸的过靶时刻和对应图像位置信息,并将该幅图像和临近两幅图像拼接成一幅组合图像作为该发弹丸的过靶图像,再使用基于自适应阈值的弹丸检测算法对其进行弹丸目标检测得到弹丸坐标。当该图像检测出多个像素坐标时,使用像素坐标剔除算法进行处理得到准确坐标。最后进行了4组对照试验,在得到正确连发坐标的前提下分别统计本文方法与传统方法的处理时间。结果表明与处理所有图像的传统方法相比,本文提出的方法在保证连发弹丸坐标正确率的前提下,提高了处理速度。     

基于FPGA与STM32的光幕靶校验仪

光幕靶是一种能够对弹丸飞行速度测量的仪器,对光幕靶进行检定与校准是保证其测试数据准确、可靠的必备工作,针对现阶段有关光幕靶校验测试设备中存在操作繁琐复杂、造价高、专用性不强、测量效率低等问题,设计了基于FPGA与STM32的便携式光幕靶校验仪;提出了光幕靶校验仪的总体方案,分析和设计同步检定与异步校准信号,介绍了DDS技术的原理;设计了FPGA、STM32、DA模块硬件电路与光电夹具、串口触摸屏、电池模组,完成了对应芯片与所用器件的选型;在LabVIEW平台完成对FPGA的开发,利用FPGA采用DDS技术通过DA模块实现触发信号的生成,STM32完成数据处理与数据传输,使用串口触摸屏实现人机交互功能,最终由光电夹具输出信号;实验结果表明：该光幕靶校验仪输出信号同步时间一致性误差在330 ns～370 ns之间,异步延时精确度在±0.1 μs以内,具有误差小、精度高、便携轻量等特点,满足光幕靶快速校验的应用需求,为提高光幕靶的装调精度提供技术保证。     

超声速弹丸着靶时刻声学测试方法

针对超声速弹丸终点弹道着靶时刻测试问题,研究了声学传感器测试机理,建立了声波延迟触发模型,开发了一套着靶时刻测试系统。采用传感器阵列采集超声速弹丸激波到达不同传感器的时间差,建立了测量超声速弹丸着靶时刻的数学模型,该模型包含了传感器坐标、时间差和弹丸着靶时刻。针对直线形传声器布阵,基于高斯-牛顿法对定位模型进行解算,分析了高斯-牛顿法的迭代公式、收敛性和适定性等。通过计算机仿真分析了误差大小和传感器数目对误差的影响。通过模拟试验数据计算表明,声学测试结果与实际结果一致。该方法应用在某型高炮试验任务中,成功测试了弹丸着靶时刻。     

弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法研究

为解决侵彻多层混凝土靶板过载层间粘连影响引信计层精度的问题，提出了弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法。首先通过模态分析得到弹体一阶轴向固有频率；然后完成不同工况的侵彻动力学仿真，得到过载信号主频与弹体一阶轴向固有频率差距在8%以内这一特性；并提出一种层目标识别方法，对过载信号进行低通滤波得到近似刚体过载；再根据自适应判层阈值、信号脉宽对近似刚体过载进行识别，识别当前层数；最后通过多个算例得到该方法的适用范围，即着角不大于10°、侵彻初速度为400～900 m/s、靶板层数在15层以下。     

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。     

基于目标通过特性的预警值更算法设计

利用水中目标通过预警系统时的通过特性波形特征,提出了一种基于自适应幅度滤波技术和时间滤波技术的预警值更算法,应用于被动预警值更系统的微弱信号检测.海试实验结果表明算法能有效克服高海况复杂背景影响,对有效舰船目标正确值更概率达到86.9％,且弥补了传统预警处理系统检测算法抗爆破冲击干扰信号弱的缺陷,算法结构简单,实时性高,可以成为未来引信预警系统利用舰船辐射声场探测目标的一种有效途径.     

WSN下一种基于时间序列分析的跟踪方法

针对Cricket室内定位系统在没有获得足够的距离信息时无法对移动目标进行准确定位的问题,提出了一种基于时间序列分析ARMA模型的方法。在距离信息不足时根据移动目标历史位置信息构造ARMA模型,得到预测位置,再根据预测位置结合距离信息进行目标定位。实验结果表明,在传感器网络中,该方法在移动目标跟踪上是可行和有效的。     

基于群波时差信息的地下震动目标定位方法

针对现代战争技术中地下炸点三维定位难、精度低的问题,提出了一种改进粒子群算法,并利用其解决群波时差地下震动目标定位的问题;该算法克服了粒子群算法本身种群数量和和质量的选择、后期容易陷入局部最优的问题;通过结合直达P波优势频率的相位差特点,利用群波时差测量信息进行定位计算,以提高定位结果的精确度;目标定位的测试结果表明,新算法在20m*20m的区域内,该方法能有效地提高目标定位精度,加入的随机噪声干扰方差的条件下,定位误差不超过10cm,且收敛速度增快,性能稳定。     

基于多模型加权的高速弹丸目标落点预测方法研究

针对目前高速弹丸目标海上试验末段弹道外推及落点预测方法单一,模型复杂和适应性差等问题,提出一种基于多模型加权组合的弹道重构及落点计算方法.利用无迹卡尔曼滤波技术对雷达测量数据参数估计,基于多模型理论,采用非线性加权平均最优组合估计方法,将运动学和动力学建模外推弹道加权组合,并对外推弹道及落点计算精度进行了试验验证.试验...     

基于实时图像序列的行人跟踪计数方法

动态图像多目标识别与计数,在交通监视、客流量统计等领域有着非常重要的实用价值和广阔的发展前景。利用图像处理和模式识别技术对运动多目标进行跟踪计数是一种先进的计数手段。该文提出了一种基于特征的多目标跟踪算法。根据目标在相邻帧间运动具有连续性,并且包围窗口、灰度变化不大的特点,本算法改进了一种代价函数。在跟踪的匹配过程中,启动了卡尔曼滤波,预测目标匹配搜索区域。同时,使用目标链记录了目标最新的运动状态和特征值,保证了运动跟踪的连续性和行人计数的有效性。     

一种基于时隙的邮件消息发布算法

移动计算环境与固定网络计算环境之间的巨大差异使建立专门的移动查询模型成为必要。该文简单介绍了笔者在工作中提出的一种基于“代理/邮箱”机制的移动查询模型,并以省电的查询过程为研究目标,提出了邮箱机制的核心算法———基于固定时隙分配的邮件消息投递算法,用户在每个消息发布周期内,只需对分配给自己的时隙进行监听,其余时间可以进入睡眠状态,从而达到节省电能的目的。通过对算法的分析和模拟结果表明:第一,与传统的查询过程相比,该算法能够大幅度地降低用户查询过程中处于工作状态时间占全部查询响应时间的比例,从而有效地支持了查询的省电性;第二,算法是以一定的延迟增加为代价来换取省电方面的收益,所以更加适用于大量的对查询实时性要求较低的移动查询应用。