本發(fā)明涉及靶場(chǎng)外彈道參數(shù)光電測(cè)試，特別涉及一種高速轉(zhuǎn)管炮密集度測(cè)試用時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

1、高速轉(zhuǎn)管炮是一種重要的近程防御武器裝備，彈丸射擊密集度參數(shù)是評(píng)估該類武器性能的關(guān)鍵參數(shù)。彈丸射擊密集度測(cè)試方法主要有聲學(xué)法、光幕陣列法、雙線陣相機(jī)交會(huì)法等。這些方法均能夠測(cè)量單發(fā)或先后穿過(guò)光幕的多發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)，但對(duì)連發(fā)或同時(shí)發(fā)射彈丸的高速轉(zhuǎn)管炮無(wú)效。高速轉(zhuǎn)管炮在短時(shí)間同時(shí)發(fā)射大量彈丸，且?guī)в幸欢臻g散布，導(dǎo)致彈丸之間存在相互遮擋、重合等現(xiàn)象，使得現(xiàn)有測(cè)試手段無(wú)法有效測(cè)試每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)。

2、聲學(xué)法采用聲傳感器陣列測(cè)量超音速?gòu)椡杓げǖ牡竭_(dá)時(shí)間差，完成超音速?gòu)椡璧闹凶鴺?biāo)測(cè)量，但受聲探測(cè)器的限制，僅適用于超音速目標(biāo)的近距離測(cè)量，且受諸多氣象條件的影響，抗干擾能力差，測(cè)量精度低。

3、光幕陣列法根據(jù)彈丸穿過(guò)按幾何關(guān)系排列的多個(gè)光幕的時(shí)刻信息，測(cè)量彈丸的著靶坐標(biāo)、飛行速度和方向等彈道參數(shù)。例如，專利號(hào)為“cn202110432263.x”的文件中，提出的“多探測(cè)光幕陣列時(shí)空約束多彈丸參數(shù)匹配方法”，利用平行探測(cè)光幕輸出的彈丸信號(hào)波形的相關(guān)性，解決同一發(fā)彈丸的信號(hào)波形歸屬問(wèn)題，從而識(shí)別每發(fā)彈丸的實(shí)際過(guò)幕時(shí)刻序列并計(jì)算彈丸飛行參數(shù)。但該方法依賴彈丸信號(hào)波形，無(wú)法識(shí)別同時(shí)穿過(guò)光幕的多彈丸。這是因?yàn)椋憾鄰椡柰瑫r(shí)穿過(guò)探測(cè)光幕時(shí)，僅有一個(gè)彈丸信號(hào)波形。同時(shí)，在其他光幕中的時(shí)刻值序號(hào)與彈丸彈序不完全一致，甚至多個(gè)彈丸同時(shí)穿過(guò)同一探測(cè)光幕，導(dǎo)致多個(gè)彈丸穿過(guò)光幕陣列的時(shí)刻序列存在多種組合，其中包含虛假時(shí)刻序列，光幕陣列自身無(wú)法從這些時(shí)刻序列中識(shí)別出每發(fā)彈丸的實(shí)際時(shí)刻序列，從而多彈丸穿過(guò)光幕陣列的飛行參數(shù)無(wú)法有效測(cè)試。

4、雙線陣相機(jī)交會(huì)法通過(guò)獲取飛行彈丸穿過(guò)兩臺(tái)線陣相機(jī)的交會(huì)探測(cè)面的過(guò)幕圖像，計(jì)算彈丸陰影的中心像元序號(hào)，解算彈丸著靶坐標(biāo)。根據(jù)雙目交會(huì)測(cè)量原理，雙線陣相機(jī)交會(huì)法中每臺(tái)相機(jī)采集的多彈丸過(guò)幕圖像中，同時(shí)著靶的每發(fā)彈丸陰影的中心像元并不是一一對(duì)應(yīng)的，n個(gè)同時(shí)過(guò)幕彈丸可計(jì)算出n2個(gè)著靶坐標(biāo)，其中n個(gè)為真實(shí)坐標(biāo)，(n2-n)個(gè)為虛假坐標(biāo)，因此雙線陣相機(jī)交會(huì)法無(wú)法識(shí)別并區(qū)別真實(shí)或虛假著靶坐標(biāo)，也無(wú)法識(shí)別同時(shí)穿過(guò)光幕的多彈丸。

5、綜上，現(xiàn)有技術(shù)均無(wú)法識(shí)別同時(shí)穿過(guò)光幕的多彈丸，無(wú)法有效測(cè)試每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的無(wú)法識(shí)別同時(shí)穿過(guò)光幕的多彈丸，無(wú)法有效測(cè)試每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)，從而難以準(zhǔn)確測(cè)試高速轉(zhuǎn)管炮的射擊密集度的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：一種時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法，包括以下步驟：

3、步驟一、采用一臺(tái)六光幕陣列和兩臺(tái)線陣相機(jī)構(gòu)成時(shí)/空域組合光幕：六光幕陣列形成的探測(cè)光幕稱為時(shí)域光幕，兩臺(tái)線陣相機(jī)交會(huì)形成的探測(cè)光幕稱為空域光幕，所述時(shí)域光幕和空域光幕沿彈道線放置；

4、步驟二、采集多彈丸穿過(guò)所述時(shí)域光幕的過(guò)幕信號(hào)并提取過(guò)幕時(shí)刻值，獲取多彈丸穿過(guò)所述空域光幕時(shí)兩臺(tái)線陣相機(jī)中的彈丸圖像及多彈丸穿過(guò)空域光幕的時(shí)刻信息；

5、步驟三、獲取所述彈丸圖像中同一時(shí)刻上的彈丸陰影數(shù)量，根據(jù)同一時(shí)刻的陰影數(shù)量采用不同方法計(jì)算彈丸的著靶坐標(biāo)：

6、所述圖像同一時(shí)刻上的陰影數(shù)量小于等于1時(shí)，多彈丸先后穿過(guò)所述空域光幕，采用雙線陣相機(jī)交會(huì)測(cè)量方法計(jì)算彈丸的著靶坐標(biāo)；

7、所述圖像同一時(shí)刻上的陰影數(shù)量大于1時(shí)，多彈丸同時(shí)穿過(guò)所述空域光幕，利用多彈丸穿過(guò)空域光幕的時(shí)刻信息與時(shí)域光幕的時(shí)刻信息，計(jì)算每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)，識(shí)別多彈丸。

8、進(jìn)一步的，上述步驟三中，采用雙線陣相機(jī)交會(huì)測(cè)量彈丸著靶坐標(biāo)的步驟如下：

9、步驟(1)：獲取雙線陣相機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如相機(jī)水平角度、像元間隔、鏡頭焦距；

10、步驟(2)：讀取多彈丸穿過(guò)空域光幕時(shí)在兩臺(tái)線陣相機(jī)中的彈丸圖像，提取每發(fā)彈丸在圖像中的中心像元序號(hào)；

11、步驟(3)：將所述線陣相機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所述彈丸圖像的中心像元序號(hào)代入雙線陣相機(jī)交會(huì)著靶坐標(biāo)測(cè)量公式中，計(jì)算每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)；

12、進(jìn)一步的，上述步驟三中，識(shí)別多彈丸的步驟如下：

13、步驟(1)：獲取所述時(shí)域光幕的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括六個(gè)探測(cè)光幕的角度和光幕交點(diǎn)之間的距離；

14、步驟(2)：獲取多彈丸穿過(guò)所述時(shí)域光幕的時(shí)刻值和空域光幕中由彈丸圖像得到的時(shí)刻值；

15、步驟(3)：根據(jù)彈丸穿過(guò)時(shí)域光幕的六個(gè)探測(cè)光幕和一個(gè)空域光幕的時(shí)刻值，結(jié)合七個(gè)光幕的平面方程，建立彈丸彈道直線方程；

16、步驟(4)：對(duì)彈丸穿過(guò)所述時(shí)域光幕中的六個(gè)探測(cè)光幕和一個(gè)空域光幕的時(shí)刻值進(jìn)行排列組合，得到多彈丸穿過(guò)七個(gè)光幕的所有可能的過(guò)幕時(shí)刻序列；

17、步驟(5)：將所述過(guò)幕時(shí)刻序列代入所述彈道直線方程，計(jì)算每個(gè)時(shí)刻序列對(duì)應(yīng)的彈道直線；

18、步驟(6)：根據(jù)兩條空間直線平行或重合的位置關(guān)系，匹配彈丸的過(guò)幕時(shí)刻序列，剔除所述空域光幕中的虛假著靶坐標(biāo)，識(shí)別多彈丸。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、1、本發(fā)明利用空域光幕提供的彈丸過(guò)幕圖像信息，能夠準(zhǔn)確給出彈丸的空間位置，避免了測(cè)時(shí)誤差，坐標(biāo)測(cè)量精度更高。

21、2、本發(fā)明利用空域光幕提供的彈丸過(guò)幕時(shí)刻信息，剔除彈丸穿過(guò)時(shí)域光幕的虛假時(shí)刻序列，從而識(shí)別多彈丸。與現(xiàn)有采用多光幕陣列識(shí)別多彈丸的方法相比，本發(fā)明中空域光幕提供的時(shí)刻值通過(guò)彈丸的過(guò)幕圖像獲取，比時(shí)域光幕輸出的時(shí)刻值更直接、更準(zhǔn)確。

22、3、空域光幕能夠區(qū)分多彈丸的過(guò)幕狀態(tài)，多彈丸同時(shí)穿過(guò)所述空域光幕時(shí)，空域光幕提供的時(shí)刻值僅有一個(gè)，多彈丸其余狀態(tài)下，空域光幕提供的時(shí)刻值數(shù)量與彈丸數(shù)量是相等的，避免了重疊彈丸穿過(guò)空域光幕的時(shí)刻值匹配問(wèn)題。多彈丸先后穿過(guò)所述空域光幕時(shí)，空域光幕可直接測(cè)量每發(fā)彈丸的著靶坐標(biāo)；多彈丸同時(shí)穿過(guò)所述空域光幕時(shí)，將空域光幕輸出的時(shí)刻值與所述時(shí)域光幕輸出的時(shí)刻值結(jié)合，根據(jù)彈丸彈道直線的空間位置關(guān)系，剔除空域光幕中的虛假著靶坐標(biāo)，從而識(shí)別多彈丸。

技術(shù)特征：

1.一種高速轉(zhuǎn)管炮密集度測(cè)試用時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速轉(zhuǎn)管炮密集度測(cè)試用時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟三中，采用雙線陣相機(jī)交會(huì)測(cè)量彈丸著靶坐標(biāo)的步驟如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速轉(zhuǎn)管炮密集度測(cè)試用時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法，其特征在于：所述步驟三中，識(shí)別多彈丸的步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及靶場(chǎng)外彈道參數(shù)光電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高速轉(zhuǎn)管炮密集度測(cè)試用時(shí)/空域組合光幕彈丸識(shí)別方法。所述方法包括以下步驟：步驟一、采用一臺(tái)六光幕陣列和兩臺(tái)線陣相機(jī)構(gòu)成時(shí)/空域組合光幕；采集多彈丸穿過(guò)所述時(shí)域光幕的過(guò)幕信號(hào)并提取過(guò)幕時(shí)刻值，獲取多彈丸穿過(guò)所述空域光幕時(shí)兩臺(tái)線陣相機(jī)中的彈丸圖像及多彈丸穿過(guò)空域光幕的時(shí)刻信息；獲取所述彈丸圖像中同一時(shí)刻上的彈丸陰影數(shù)量，根據(jù)同一時(shí)刻的陰影數(shù)量采用不同方法計(jì)算彈丸的著靶坐標(biāo)。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確給出彈丸的空間位置，避免了測(cè)時(shí)誤差，坐標(biāo)測(cè)量精度更高；比時(shí)域光幕輸出的時(shí)刻值更直接、更準(zhǔn)確；空域光幕能夠區(qū)分多彈丸的過(guò)幕狀態(tài)，避免了重疊彈丸穿過(guò)空域光幕的時(shí)刻值匹配問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：李敬,倪晉平,田會(huì),段晨曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9