一种靶场末区多方式融合落点测量系统技术方案

一种靶场末区多方式融合落点测量系统，包括光纤传感器网格命中点测量分系统、外差相干检测Φ-OTDR落点测量分系统、爆炸点声定位测量分系统。系统用于靶场末区导弹炸点、落点的高精度定位及命中点毁伤效果评估，通过多区域光纤传感器网格、多基阵声传感器、地表/地下传感光纤实现目标击中、空中爆炸和地面落点全方位测量，对击中目标时的毁伤效果进行评估。本发明专利技术满足实战化各工况条件下全天候、全方位测量及评估，能够实现靶场末区实时报靶功能，多测量方式融合，可实现连续多目标落点测量，能够实现高精度落点定位及命中点毁伤效果评估，具有可靠性高、造价低廉和精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种靶场末区多方式融合落点测量系统，该系统基于OTDR技术、声定位技术和光纤传感技术，采用多种方式融合的测量方式，应用于靶场末区弹落点测量

技术介绍
随着武器系统精度的提高，对靶场落点测量可靠性和精度提出了更高的要求。为了完成靶场的测量任务，数据可靠性和测量测全天候是两个重要考虑的因素。目前，红外自动跟踪、红外脱靶量测量、目标红外辐射特性测量及热图像实况记录等光学手段已广泛应用于导弹航天试验靶场，国内靶场测量设备主要有光电经纬仪、红外监测设备、实时弹道相机、高速电视、相控阵雷达、遥测等，但是它们普遍存在设备昂贵、受气候条件影响的缺点，而且作为专用设备，设备精密复杂，造价极高，且主要设计目的是对目标进行跟踪测量，用于计算弹道，不以报靶为目的，不能立即给出报靶结果。传统的人工报靶方式是在弹体落地后等安全时间过后，采用人工测量或者无人机拍摄弹坑的方式来判断弹体的落点位置，时效性差、人力消耗大、精度差、效率低，远远不能满足现代化、信息化时代试验发射或训练发射的实际需要，尤其是真正的战场上进行战场毁伤效能评估时，目视检测基本上已经无能为力，而试验发射的落区对导弹落点的测量，多采用光电经纬仪，但是落区测量环境比较复杂，通常不能保证都能测到数据，这样就无法可靠定位。因此，不论是战场还是训练场，或者是临时落区，需求落点快速、便捷、可靠的监测方案是非常有必要的。目前有与靶场弹落点测量有关的研究报道，例如申请公布号为CN103389014A，名称为“靶场钻地弹爆炸位置定位系统和方法”的专利技术专利公开了一种利用地震检波器进行靶场钻地弹爆炸位置确定的方法，但是该种方法受地质影响较大，且定位精度不高。授权公告号为CN202734822U，名称为“一种半场光学测量装置”的实用新型专利，该专利采用两台摄像机分区域采集视频图像，再将采集的视频图像拼接为一幅全景大视场图像，实现靶场飞行器的飞行姿态、飞行轨迹、速度及速度等参数的测量。该方法主要测量飞行器飞行参数，不以弹落点测量为目的，且易受气候条件影响。申请公布号为CN102175149A，名称为“一种飞行弹丸空间炸点三维坐标光电测量装置及测量方法”的专利技术专利，该方法由多光幕天幕靶、系统电源、弹丸信号采集与处理装置和火焰探测器组成，实现弹丸空间炸点三维坐标的测量。该方法为光电测量方法，主要用于测量炮弹近炸引信作用距离的炸点三维坐标，且作为光学测量手段易受气候条件影响。授权公告号为CN202649229U，名称为“一种激光反射式大靶面测速光幕靶”的技术专利，该专利公开了一种利用激光反射式大靶面测速光幕靶的方法，该方法主要对高速小目标物体飞行速度进行测量，不以弹落点测量为目的，且易受气候条件影响。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种靶场末区多方式融合落点测量系统，该系统能够实现空中爆炸、击中目标、落入地面全方位的空间落点高精度测量。本专利技术的技术方案是：一种靶场末区多方式融合落点测量系统，包括光纤传感器网格命中点测量分系统、外差相干检测Φ-OTDR落点测量分系统和爆炸点声定位测量分系统；光纤传感器网格命中点测量分系统包括命中点测量子系统和命中点毁伤效果评估子系统；光纤传感器网格命中点测量分系统用于导弹击中目标靶时的命中点测量和命中点毁伤效果评估，光纤传感器网格命中点测量分系统的落点测量信息和毁伤效果评估结果输出至数据显控指挥中心；外差相干检测Φ-OTDR落点测量分系统用于导弹的落地点定位，落地点位置信息输出至数据显控指挥中心；爆炸点声定位测量分系统用于导弹空中爆炸时的爆炸点测量，爆炸点位置信息输出至数据显控指挥中心。所述命中点测量子系统包括光纤传感器网格、多通道OTDR、OTDR信息读取模块和落点定位模块；光纤传感器网格的两端分别和多通道OTDR相连接，光纤传感器网格采用经纬交错的方式排列，每一路经纬度光纤均编有固定的编码，根据经度坐标和纬度坐标实现弹落点的定位；根据光纤传感器网格布设过程中，光纤长度与经纬坐标对应关系、每路光纤的弯曲半径及位置、每路光纤与目标靶间的位置对应关系的标定结果和目标靶外形尺寸，完成光纤传感器网格数学模型的建立；采用多通道OTDR双向探测的方式，每一路传感光纤对应多通道OTDR的两个通道；每块光纤传感网格由两路传感光纤组成，即对应多通道OTDR的四个通道，四块光纤传感器网格对应16路OTDR通道；OTDR信息读取模块与多通道OTDR的输出端相连，对OTDR中光纤传感器网格通道断裂信息进行读取；落点定位模块与OTDR信息读取模块的输出端相连，根据OTDR通道断裂信息及预先建立的光纤传感器网格数学模型，对导弹命中点进行定位，并将命中点定位信息传输至数据显控指挥中心和命中点毁伤效果评估子系统。光纤传感器网格采用经纬交错的方式排列，呈“井”字形布局，每一路经纬度光纤均编有固定的编码，任意两根相邻经线或纬线方向的传感光纤间距d根据精度δ要求调整，即测量精度最高为厘米量级；光纤传感器网格布设过程中光纤的最小弯曲直径大于等于10mm，每隔3-5cm设置一个粘接点；光纤传感器网格布设于两层薄膜材料或发泡硅胶之间，呈柔性状态，光纤传感器网格布设于碳纤维复合材料中，呈硬性状态；每块光纤传感器网格有四个FC接头，用于与其他光纤传感器网格的连接。所述的命中点毁伤效果评估子系统包括光源、光路调制模块、光纤光栅应变传感器、光路解调模块、光纤光栅温度传感器、振动传感器、无线传输模块、数据分析模块和毁伤效果评估模块；在光纤传感器网格布设的同时，布设光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器和振动传感器，记录其布设位置，对布设完成后传感器的应变、温度和振动初始值进行标定记录，在光纤传感器网格数学模型中添加光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器和振动传感器的布设位置及初始值，得到完善后的数学模型；光源输出激光，经光路调制模块调制后输出至光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器分别检测到目标靶被击中时的应力变化和温度变化，并输出至光路调制装置进行解调，光路调制装置将解调后的信号输出至无线传输模块；振动传感器检测到目标靶被击中时的振动信号，并将其输出至无线传输模块，无线传输模块将应力变化信号、温度变化信号和振动信号传输至数据分析模块，数据分析模块对解调后的命中温度信号、应变信号、振动信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种靶场末区多方式融合落点测量系统，其特征在于：包括光纤传感器网格命中点测量分系统(1)、外差相干检测Φ‑OTDR落点测量分系统(4)和爆炸点声定位测量分系统(5)；光纤传感器网格命中点测量分系统(1)包括命中点测量子系统(2)和命中点毁伤效果评估子系统(3)；光纤传感器网格命中点测量分系统(1)用于导弹击中目标靶时的命中点测量和命中点毁伤效果评估，光纤传感器网格命中点测量分系统(1)的落点测量信息和毁伤效果评估结果输出至数据显控指挥中心；外差相干检测Φ‑OTDR落点测量分系统(4)用于导弹的落地点定位，落地点位置信息输出至数据显控指挥中心；爆炸点声定位测量分系统(5)用于导弹空中爆炸时的爆炸点测量，爆炸点位置信息输出至数据显控指挥中心。

【技术特征摘要】
1.一种靶场末区多方式融合落点测量系统，其特征在于：包括光纤传感器
网格命中点测量分系统(1)、外差相干检测Φ-OTDR落点测量分系统(4)和
爆炸点声定位测量分系统(5)；光纤传感器网格命中点测量分系统(1)包括
命中点测量子系统(2)和命中点毁伤效果评估子系统(3)；光纤传感器网格
命中点测量分系统(1)用于导弹击中目标靶时的命中点测量和命中点毁伤效果
评估，光纤传感器网格命中点测量分系统(1)的落点测量信息和毁伤效果评估
结果输出至数据显控指挥中心；外差相干检测Φ-OTDR落点测量分系统(4)
用于导弹的落地点定位，落地点位置信息输出至数据显控指挥中心；爆炸点声
定位测量分系统(5)用于导弹空中爆炸时的爆炸点测量，爆炸点位置信息输出
至数据显控指挥中心。
2.根据权利要求1所述的一种靶场末区多方式融合落点测量系统，其特
征在于：所述命中点测量子系统(2)包括光纤传感器网格(201)、多通道OTDR
(202)、OTDR信息读取模块(203)和落点定位模块(204)；
光纤传感器网格(201)的两端分别和多通道OTDR(202)相连接，光纤
传感器网格(201)采用经纬交错的方式排列，每一路经纬度光纤均编有固定
的编码，根据经度坐标和纬度坐标实现弹落点的定位；
根据光纤传感器网格(201)布设过程中，光纤长度与经纬坐标对应关系、
每路光纤的弯曲半径及位置、每路光纤与目标靶间的位置对应关系的标定结果
和目标靶外形尺寸，完成光纤传感器网格(201)数学模型的建立；
采用多通道OTDR(202)双向探测的方式，每一路传感光纤对应多通道
OTDR(202)的两个通道；每块光纤传感网格(201)由两路传感光纤组成，
即对应多通道OTDR(202)的四个通道，四块光纤传感器网格(201)对应
16路OTDR通道；
OTDR信息读取模块(203)与多通道OTDR(202)的输出端相连，对
OTDR中光纤传感器网格通道断裂信息进行读取；
落点定位模块(204)与OTDR信息读取模块(203)的输出端相连，根
据OTDR通道断裂信息及预先建立的光纤传感器网格(201)数学模型，对导
弹命中点进行定位，并将命中点定位信息传输至数据显控指挥中心和命中点毁
伤效果评估子系统(3)。
3.根据权利要求2所述的一种靶场末区多方式融合落点测量系统，其特
征在于：光纤传感器网格(201)采用经纬交错的方式排列，呈“井”字形布
局，每一路经纬度光纤均编有固定的编码，任意两根相邻经线或纬线方向的传
感光纤间距d根据精度δ要求调整，即测量精度最高为厘米量级；
光纤传感器网格(201)布设过程中光纤的最小弯曲直径大于等于10mm，每
隔3-5cm设置一个粘接点；光纤传感器网格(201)布设于两层薄膜材料或发
泡硅胶之间，呈柔性状态，光纤传感器网格(201)布设于碳纤维复合材料中，
呈硬性状态；每块光纤传感器网格(201)有四个FC接头，用于与其他光纤传
感器网格(201)的连接。
4.根据权利要求2所述的一种靶场末区多方式融合落点测量系统，其特
征在于：所述的命中点毁伤效果评估子系统(3)包括光源(301)、光路调制
模块(302)、光纤光栅应变传感器(303)、光路解调模块(304)、光纤光栅温
度传感器(305)、振动传感器(306)、无线传输模块(307)、数据分析模块(308)
和毁伤效果评估模块(309)；
在光纤传感器网格(201)布设的同时，布设光纤光栅应变传感器(303)、
光纤光栅温度传感器(305)和振动传感器(306)，记录其布设位置，对布设
完成后传感器的应变、温度和振动初始值进行标定记录，在光纤传感器网格
(201)数学模型中添加光纤光栅应变传感器(303)、光纤光栅温度传感器(305)
和振动传感器(306)的布设位置及初始值，得到完善后的数学模型；
光源(301)输出激...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡常青，孙巧英，杨勇，李清洲，李成志，马林，朱炜炜，袁唐杰，曾笑尘，范慧佳，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11