基于高速摄影和微惯性姿态测量的人-枪运动特性测试研究

自动武器射击时的人-枪运动特性是武器人机工效评价和人-枪系统动力学建模的重要依据。为了获得某无托型自动步枪射击时的人-枪运动特性以及定量对人-枪运动参数作出估计,探索了高速摄影与MTI惯性运动测量相结合测量人-枪运动特性的新方法。采用高速摄影机从侧面获得人-枪系统运动特征点的运动信息,经过相关处理获得射击过程中步枪前后及俯仰的运动特征,同时运用MTI惯性测量系统测得步枪枪管轴线三维角运动参数。结合射击时自动机的实际运动情况,通过对高速摄影与惯性姿态测得的俯仰角运动结果进行对比与分析,验证了高速摄影与MTI惯性运动测量结果的可信性。研究结果表明,两种方法相互补充能更全面地反映人-枪运动特性,为人-枪运动参数的获取提供了新的测试手段。     

基于 FPGA 的惯性开关测试

基于 FPGA 技术和传感器技术,通过分析惯性开关的结构和工作原理,了解其测试需求,设计了以 Cyclone ⅢFPGA 为控制芯片的某型惯性开关测试设备。利用传感器和 AD674采集惯性开关受力情况;FPGA 进行数据处理与分析,并发出控制信号驱动步进电机;电机运动引起惯性开关受力变化,形成闭环测试系统,通过 LCD 显示测量结果。该设计可以满足惯性开关性能测试,具有实际应用价值。     

某炮身长后坐式自动炮后坐力研究

炮身长后坐式自动炮的后坐力大小直接影响摇架和托架的可靠性设计。通过内弹道计算,分析了低温、常温、高温情况下内弹道特性,建立了自动炮虚拟样机。应用Adams软件对自动炮进行射击运动循环的动力学分析,比较了不同环境温度、不同射角的后坐特性,分析了后坐质量对自动炮循环及后坐阻力的影响,降低了自动炮的最大后坐力。     

高速供弹机构运动可靠性仿真研究

为提高转管自动炮高速供弹机构的供弹运动可靠性,研究了高速供弹机构运动可靠性仿真方法,建立了某转管自动炮高速供弹机构的动力学仿真模型,采用随机抽样模拟拨弹轮的初始定位角误差,完成供弹机构的参数化驱动供弹仿真,结合可靠性应力强度干涉模型,计算了供弹机构的运动可靠性,并根据计算结果,比较和优化了设计方案.试验结果表明,通过运...     

运动目标高速实时数字图像测量系统

基于电影经纬仪的运动目标数字图像测量系统由CCD传感器、图像采集和处理等分系统组成,采用数字图像采集及处理技术对高速运动目标跟踪测量.CCD传感器采集的图像信号经数字信号处理器(DSP)实时处理,通过SCSI协议记录到高速SCSI设备上.经过图像均衡、滤波、平滑、伪彩等多种图像处理和亚像素定位和目标跟踪识别,可获得精确的测量结果数据.     

某康复训练运动信息采集系统

针对人体运动信息采集与轨迹跟踪的特点,利用惯性传感器,设计一种运动信息采集与无线传输装置。 利用主控芯片对惯性器件采集到的数据进行处理、拼接,通过NRF24L01 同步发送到上位机接收端,在上位机端进 行数据处理,并对系统进行静态与动态的实验分析。实验结果表明：该系统具有较高的稳定性和精度,能在轨迹跟 踪、姿态解算等研究上提供参考依据。     

某微后坐力转膛自动炮动力学分析

以某微后坐力转膛自动炮为研究对象,在分析其结构特点及工作原理的基础上,考虑喷管推力、机构之间的运动阻力及碰撞等因素,应用动力学仿真软件 RecurDyn建立了该自动炮的虚拟样机模型,并对其2个射击循环进行了动力学仿真,获得了自动炮后坐与复进过程中的机构运动特征数据,仿真计算结果与试验测试结果较为吻合,验证了所建虚拟样机的正确性和有效性,在此基础上,研究了转膛体转动惯量对滑板运动的影响规律,结果表明转膛体转动惯量的变化对滑板运动特性影响较小。仿真模型与结果可对该炮参数优化及结构改进提供理论参考依据。     

加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究

本文以压阻式加速度计为例,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响.首先,建立了9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型,并推导了该模型的导航方程,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程,最后进行了仿真验证.从仿真结果可以看出,对于相同的加速度计,输入信号的动态特性越强,惯性组合的误差越大.因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能.本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化,提供了理论依据.     

捷联惯性测量单元配置方案及比较

在多加速度计测量运动体角运动信息原理的基础上,对无陀螺和单陀螺捷联惯性测量单元的配置方式进行了研究,给出了20多种配置方式;对几种典型配置方式进行了误差分析和比较,得出如下结论:①适当的9加速度计方案和单陀螺方案具有同一数量级精度;②载体转动角速度Ω=10 rad/s,加速度计安装点距载体质量中心距离ρ=20 cm,惯性测量单元连续工作30 s钟情况下,在无陀螺和单陀螺捷联方案中,要求加速度计综合精度约为1.2×10-6m/s2;最后,文章给出了一种新的测量高速三维转动体运动信息的6加速度计无陀螺方案。     

无陀螺捷联惯导系统加速度计安装误差研究

刚体的运动包括线运动和角运动,角运动通常用陀螺仪来测量。研究表明可以用加速度计代替陀螺仪来确定刚体的角运动,其关键是选择加速度计的安装位置和方向,即加速度计的配置方式。分析和推导了基于加速度计的无陀螺捷联惯性测量装置的可行条件,对Chen的6加速度计和一种12加速度计配置方式的惯性装置,给出了加速度计安装误差的表达式和试验标定方法并对安装误差进行了补偿。该项研究对中等精度和较低成本惯性技术的发展具有重要的意义。     

高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究

针对高速旋转弹药姿态测量中,传统的MEMS捷联惯性测量系统由于角速率传感器在量程和精度上不能同时满足测试要求而存在姿态测量精度低的问题,提出了半捷联MEMS惯性测量的概念、原理和半捷联MEMS惯性测量的实现方法;同时针对半捷联MEMS惯性测量系统的组成结构,对半捷联MEMS惯性测量装置进行了介绍。通过对动力输出仓、控制-驱动电路安装仓、惯性信息敏感仓和惯性信息采集仓的结构和功能说明,阐述了半捷联MEMS惯性测量的实现方法。该装置可在弹药高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定测试环境,有效抑制高旋弹药对惯性系统姿态测量精度的影响,为高旋弹药姿态测量和常规弹药制导化提供了新的思路,具有一定的工程应用价值。     

大位移双向拉绳式速度传感器

火炮大行程运动部件速度测量常采用单向拉绳式传感器,由于其频响低而使得它的应用受到了限制.为了改变这种现状,针对传统速度传感器依靠卷簧所引起的低频响缺陷,采用无弹簧方式设计并研制了大位移双向拉绳式速度传感器,给出了传感器电磁感应工作原理和利用测速电机作为速度敏感元件的工作方式,选择一门高炮自动机和一门火炮后坐部分为测量对象,通过自动机闩体运动速度测量和火炮后坐部分运动速度测量完成了速度传感器原理验证和工程应用.结果表明,该速度传感器能满足火炮运动部件测量要求.     

某车载高炮液压自动调平控制系统

火炮射击时，为保证车载高炮系统连续射击的精度，其底盘必须处于水平状态。吸取瑞士GDF-001牵引高炮三点调平的成熟经验，提出四点调平原理。分别应用2个调平传感器，经电路和油路分别控制液压缸运动，调平油缸向四点中的最高点看齐。最高点由地面状况随机决定。对高炮而言，最高点的高度由最低火线高决定。系统中设有流量调节环节，电液比例调速阀在快挡可以缩短整个调平时间，在慢挡可以保证调平精度。该自动调平控制系统降低了系统成本和维护保养费，提高了系统工作可靠性，为调平系统实际设计提供了依据。     

基于PSD 的火炮身管膛线精度测量数据补偿方法

针对火炮身管内部膛线测量技术及自动检测问题,提出一种精度测量数据补偿方法。搭建火炮内膛检测 机器人测量系统。采用激光测距仪对火炮身管阴阳线内径进行测量,使用PSD 激光位置传感器对火炮身管轴线与测 量系统轴线的偏心距离进行测量,分析检测误差产生的原因,推导基于矢量三角法的测量数据精度补偿算法和误差 补偿计算公式,通过补偿前后数据的对比分析,结果表明：该测量补偿方法是有效的,能够解决火炮内膛轴线与机 器人旋转中心不重合产生误差的问题。     

某霰弹枪自动机运动特性分析

为了解不同自动方式对自动机运动特性的影响,以某霰弹枪为例进行自动机运动特性分析.介绍自动机的自动原理,利用三维建模软件与ADAMS动力学仿真软件建立虚拟样机模型,确定构件间的约束关系、摩擦、接触以及工作载荷,进而分析膛压、惯性簧刚度、约束弹簧刚度等因素对霰弹枪自动机运动特性的影响规律.分析结果表明:膛压、惯性簧刚度以及枪身约束弹簧刚度对该自动机影响较小,不同情况下自动机均能够可靠稳定工作;但是弹簧阻尼约束与实际射击过程中人枪相互作用有一定差异,需要进一步研究.     

基于改进遗传算法的反后坐装置故障诊断方法

反后坐装置是火炮射击故障率最高的部件之一。驻退机故障主要体现在驻退机内液量不足及节制环、驻退杆活塞套等零件磨损,完整火炮难以直接测量内部零件磨损量,因而驻退机故障诊断困难。通过建立反后坐装置后坐、复进运动数学模型,对射击中出现的驻退机故障及其原因进行了仿真计算,应用改进的遗传算法诊断了其故障原因,并用诊断实例验证了该方法的正确性与有效性。实例证明,该方法在火炮反后坐装置故障诊断方面具有速度快、精度高等优点,为火炮结构优化设计及故障论断提供参考。     

火炮装药温度实时自动测定系统

火炮药温随环境温度而变化 ,其温场处于非平衡状态。本文介绍采用全自动间接测量法 ,由微机控制的非接触式实时测量装置 ,实现不同存放位置、不同装药号药温的自动实时检测、显示和传输。在阐述药温实时精确测量重要性和必要性基础上 ,给出了火炮装药温度实时自动测定的原理、基本构成、系统硬件、软件设计 ,以及功能考核结果。     

嵌入式多通道测速系统设计

针对多管阵列武器多通道测速中存在拖线布线繁杂,各管道信号相互干扰,不便于安装和灵活应用的问题,设计一种可应用于多管阵列高射频火炮的嵌入式测速装置.单管测速单元以2组相隔一定距离的串接线圈靶作为测速传感器,具有体积小,布线拖线少,便于多节点分布的特点,通过在每个炮管上嵌入此测速单元即可以实现多管阵列高射频火炮的多管测速,各组测量信息通过无线方式发送到接收主机并通过上位机显示各个通道的速度信息,并进行3个测速单元的模拟测速试验.试验结果表明:该系统能够避免长距离传输中噪声对原始信号的干扰,具有较高的稳定性和速度测量精度,具有较好的扩展灵活性和应用前景.     

自行加榴炮药温精确测量研究

药温是155 mm自行加榴炮的主要战技指标之一,是影响火炮初速和射程的重要参量.在分析发射药传热特性的基础上,建立了描述药温变化规律的非稳态热传导模型,开发了一种非接触式全自动药温在线测量装置,可实现对自行加榴炮的装药温度场和实时平均温度的精确测量,并能通过该装置上的通讯接口将测量结果传输给火控系统的炮长任务终端,满足了自行加榴炮武器系统对数字化和信息化的要求.