一种激光多目标立靶测量装置和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种激光多目标立靶测量装置和测量方法，该装置包括数套探测光幕单元和一台供电和信号处理单元，每套探测光幕单元由一个激光器、一个光电探测阵列和一个窄带滤光片对应组成，激光器与光电探测阵列一一对应构成若干个探测光幕面，若干个窄带滤光片位于若干个光电探测阵列靠近激光器的一侧；该方法为：通过对若干个光电探测阵列输出的弹丸投影的信号进行处理，识别出弹丸投影的位置，最后根据测量装置坐标测量模型求解弹丸着靶坐标。本发明专利技术的优点是：不需要高速相机，即可实现任意发弹丸同时着靶情况下坐标的测量；抗干扰能力强；测量原理简单；制作成本低；适用范围广，室内和室外都可以使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于靶场弹道参数测试
，具体涉及一种激光多目标立靶测量装置和测量方法。
技术介绍
在枪、炮、弹的研制和生产中，枪弹射击准确度和立靶密集度是需要经常测试的关键参数，通常情况下，射击密集度、立靶准确度等散布参数的测试是通过测量弹丸或破片等的着靶坐标，进一步采用数理统计方法，根据相应的公式计算而来的，所以，一般要测量武器的射击密集度等散布参数，首先要测量弹丸的着靶X和Y坐标。新型武器系统的研制和生产对弹丸射击准确度和立靶密集度等散布参数测试提出新的挑战。特别是随着高射频转管武器系统、金属风暴式多管齐射武器以及破片杀伤式弹药等的不断发展，其散布参数测试当中，经常会遇到两发甚至多发弹丸同时着靶的情况，而现有的各种常用的测量设备，如声靶、半导体阵列光电立靶、多光幕交汇立靶和双线阵CCD交汇立靶，均只能测试同一时间单个弹丸着靶的情况，无法用于两个及以上弹丸同时着靶情况下的散布参数测量。在群破片、多管武器和高射频武器研制和测试当中，遇到的两个及以上弹丸同时着靶情况下的密集度和准确度参数测试的问题，是兵器参数测试行业公认的技术难题之一，至今尚未很好解决。针对多发弹丸同时着靶的情况，国外有人提出采用摄影法对弹丸的散布参数进行测量，摄影法是在破片预定飞行轨道下方布置若干台高速摄影装置和X射线底片，在武器弹药激发后实时记录局部弹丸的影像，通过连续拍摄多幅照片进行比较和计算，最终从图像上判读出弹丸实际飞行速度和散布。当该方法用于两个及以上弹丸同时着靶的散布测试时，单个测量系统需要多台相机协同工作，这使得测量系统变得极为复杂，由于多个弹丸的像可能在CCD器件或胶片上重叠，系统无法对两个像区分，容易导致漏测，或由于灵敏度等原因，对于小口径弹丸也容易产生漏测的情况，且高速面阵CCD相机价格昂贵，需要依赖进口。日本2003年提出一种利用多台摄像机交汇测量的方法，该方法利用3台高速相机在同一个平面按照一定角度布置在弹丸飞行轨道的下方，在其相交的探测视场处构成测试平面。当有破片飞过时，3台相机按照一定的时间间隔(40～80μs)依次连续拍摄破片群的飞行姿态，最终通过对相邻两幅或多幅图片进行图像分析，可以定量的计算出预定区域弹丸的飞行速度和散布趋势，该方法同样存在灵敏度受环境影响较大，容易漏测，系统复杂，设备昂贵，依赖进口等缺点。针对两发弹丸同时着靶的情况，西安工业大学倪晋平等人的文章《七光幕阵列测试双管武器立靶密集度方法研究》提出采用七个探测光幕阵列的方法对双管武器的弹丸着靶坐标进行测量，该方案采用七个光幕探测弹丸飞越预定区域的时刻信息，通过一定的逻辑关系判断并去除虚假的弹丸信号，但是该方案和算法复杂，特别是七个探测光幕的实现在实际工程中较为复杂。现有的专利也提出一些2发或3发弹丸同时着靶的坐标测量方法，但都存在一定的问题，如专利“多管齐射武器弹丸速度与着靶坐标测量装置与测量方法”提出采用基于六光幕的测量原理，将每一个光幕细分成多个小光幕，实现对多发弹丸同时着靶情况下坐标的测量，该方法光幕组成复杂，工程实现困难，当两发弹丸同时着靶且着靶位置处于同一个光幕区间时，系统同样无法区分，最终导致无法测量。如专利“双管齐射武器弹丸飞行速度与着靶坐标测量方法与装置”提出采用八个探测光幕阵列的方法对双管武器的弹丸着靶坐标进行测量，该系统装置和算法复杂，实际工程较难实现。专利“用于2-3发弹丸同时着靶的坐标测量装置及测量方法”提出一种基于高速彩色线阵CCD相机配合一字线激光光源的测量装置和方法，该方案所采用的高速线阵彩色相机价格昂贵，依赖进口，所以使得系统的价格较为昂贵，且该方法不能用于4发及以上弹丸同时着靶的情况。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种激光多目标立靶测量装置和测量方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种激光多目标立靶测量装置，包括数套探测光幕单元和一台供电和信号处理单元，每套探测光幕单元由一个激光器、一个光电探测阵列和一个窄带滤光片对应组成；所述若干个激光器均为扇形一字线激光器，所述若干个光电探测阵列设置于靶架顶部，所述若干个激光器与若干个光电探测阵列一一对应构成若干个探测光幕面，所述供电和信号处理单元分别与每套的激光器和光电探测阵列连接；所述若干个窄带滤光片位于若干个光电探测阵列靠近激光器的一侧；所述若干个激光器沿弹道方向依次排列在靶架的底面上,所述若干个激光器的连线与靶架底面的中轴线呈10～30度设置，所述若干个光电探测阵列与之对应设置用于接收来自激光器的光信号。上述方案中，所述每个激光器的波长均不相同，每一套探测光幕单元所包含的窄带滤光片的透射波长和对应的激光器的发射波长相同。本专利技术还提供一种激光多目标立靶的测量方法，该方法为：通过对若干个光电探测阵列输出的弹丸投影的信号进行处理，识别出弹丸投影的位置，最后根据测量装置坐标测量模型求解弹丸着靶坐标。上述方案中，该方法具体通过以下步骤实现：步骤1、以第1个激光器发光点和第N个激光器发光点的中点为原点建立平面坐标系XOY，光电探测阵列和激光器发光点在竖直方向上的距离为H，各激光器发光点的位置为已知值；步骤2、实弹射击，当M发弹丸穿越探测光幕面时，每一个激光器通过M个弹丸在与激光器对应的光电探测阵列上留下M个投影，其中，M小于N；步骤3、供电和信号处理单元识别出M个弹丸通过每个激光器在对应的光电探测阵列上留下的投影的位置坐标；步骤4、分别连接每一个激光器发光点和与该激光器对应的弹丸投影点，形成N×M条直线，从弹丸射击方向看去，所有直线形成的交点中，同时有且仅有N条直线经过的交点为弹丸的弹着点；步骤5、根据两条直线相交可确定一点的测量原理得到M发弹丸的弹着点坐标值；即得到M发弹丸着靶的弹着点坐标计算结果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术不需要高速相机，即可以实现任意发弹丸同时着靶情况下坐标的测量，N个激光器可测量1个到N-1个弹丸着靶情况下坐标的测量；抗干扰能力强；测量原理简单；制作成本低；适用范围广，室内和室外都可以使用。附图说明图1为本专利技术实施例提供一种激光多目标立靶测量装置的结构示意图；图2a为图1的A向视图；图2b为图1的B－B剖视图；图3为本专利技术实施例提供两发弹丸同时穿过3个探测光幕的原理示意图；图4a为本专利技术实施例提供两发弹丸同时穿过第一个探测光幕面的投影示意图；...

【技术保护点】
一种激光多目标立靶测量装置，其特征在于：包括数套探测光幕单元和一台供电和信号处理单元，每套探测光幕单元由一个激光器、一个光电探测阵列和一个窄带滤光片对应组成；所述若干个激光器均为扇形一字线激光器，所述若干个光电探测阵列设置于靶架顶部，所述若干个激光器与若干个光电探测阵列一一对应构成若干个探测光幕面，所述供电和信号处理单元分别与每套的激光器和光电探测阵列连接；所述若干个窄带滤光片位于若干个光电探测阵列靠近激光器的一侧；所述若干个激光器沿弹道方向依次排列在靶架的底面上,所述若干个激光器的连线与靶架底面的中轴线呈10～30度设置，所述若干个光电探测阵列与之对应设置用于接收来自激光器的光信号。

【技术特征摘要】
1.一种激光多目标立靶测量装置，其特征在于：包括数套探测光幕单元和
一台供电和信号处理单元，每套探测光幕单元由一个激光器、一个光电探测阵
列和一个窄带滤光片对应组成；所述若干个激光器均为扇形一字线激光器，所
述若干个光电探测阵列设置于靶架顶部，所述若干个激光器与若干个光电探测
阵列一一对应构成若干个探测光幕面，所述供电和信号处理单元分别与每套的
激光器和光电探测阵列连接；所述若干个窄带滤光片位于若干个光电探测阵列
靠近激光器的一侧；所述若干个激光器沿弹道方向依次排列在靶架的底面上,
所述若干个激光器的连线与靶架底面的中轴线呈10～30度设置，所述若干个光
电探测阵列与之对应设置用于接收来自激光器的光信号。
2.根据权利要求1所述的激光多目标立靶测量装置，其特征在于：所述每
个激光器的波长均不相同，每一套探测光幕单元所包含的窄带滤光片的透射波
长和对应的激光器的发射波长相同。
3.一种激光多目标立靶的测量方法，其特征在于，该方法为：通过对若干
个光电探测阵列输出的弹丸投影的信号进行处...

【专利技术属性】
技术研发人员：董涛，倪晋平，马卫红，王凡，郑倩英，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61