[发明专利]一种任意方向入射的弹丸速度测量装置及其测量方法

说明书

一种任意方向入射的弹丸速度测量装置，其特征在于：包括一台高本发明属于靶场弹道参数测试技术领域，具体涉及一种任意方向入射的弹丸速度测量装置及其测量方法，其测量装置简单、测量原理简单、使用范围广。本发明采用的技术方案包括一台高速面阵CCD相机，一台激光器，投影板、供电和信号处理装置，所述激光器位于高速面阵CCD相机的一侧，所述投影板设置于高速面阵CCD相机的正上方，所述激光器发光形状为圆锥形，激光器发射出来的光线投射到投影板上，所述投影板作为高速面阵CCD相机的探测背景，供电和信号处理装置分别与激光器和高速面阵CCD相机连接，其测量方法为：通过对捕获弹丸图像的处理，识别出弹丸投影和弹丸自身两种影像的位置坐标，最后根据测量装置弹丸速度计算模型求解弹丸飞行速度。

技术领域

本发明属于靶场弹道参数测试技术领域，具体涉及一种任意方向入射的弹丸速度测量装置及其测量方法

背景技术

在身管武器的研制和靶场试验当中，弹丸的飞行速度是需要测量的一个关键参数，现有常用弹丸速度测量方法有锡箔靶、网靶、线圈靶、天幕靶、光幕靶，以及多普勒雷达测速。锡箔靶和网靶属于接触型测量装置，在测量弹丸速度时，弹丸必须接触锡箔靶的靶纸或网靶的金属丝，这会对弹丸速度产生一定的影响，而且对于有些安装有真实引信的可爆炸弹丸，锡箔靶和网靶会引起弹丸爆炸，导致弹丸速度无法测试；线圈靶的靶面无法做到很大，靶框容易被弹丸击中，且很多弹丸在测试时，需要将弹丸磁化，给试验带来较多麻烦；相对于锡箔靶、网靶和线圈靶，天幕靶和光幕靶具有非接触、靶面大、测速精度高、布靶方便等优点，但天幕靶和光幕靶仍无法解决弹丸斜入射情况下弹丸速度精确测量的问题，当弹丸以一定角度入射天幕靶或光幕靶的探测光幕面时，其无法测量弹丸的实际飞行角度，所以无法得到弹丸实际穿越两个探测光幕面的距离，进而无法测得实际的弹丸速度，特别是对于有些需要测量弹道末端弹丸飞行速度的场合，或是对于一些弹丸爆炸后产生的破片的速度测量，由于弹丸在末端的飞行方向无法得知，破片的飞行方向也无法预知，所以天幕靶和光幕靶无法用于弹丸斜入射情况下的速度测量；对于多普勒雷达测速法，其优点在于它可以测量弹丸速度的连续值，绘制出弹丸飞行的P－T曲线，但雷达只能用于弹道初始阶段的速度测量，当飞行弹丸处于末端弹道时，由于弹道倾角的存在，测得的速度不是弹丸的实际速度，仅是弹丸在空间沿预定弹道方向的飞行速度。

对于斜入射情况下的弹丸速度测量，董涛、倪晋平发表的论文《斜入射弹丸速度测量系统研究》提出采用六个探测光幕的测量原理测量弹丸在斜入射情况下的飞行速度，当弹丸以一定范围的入射角度穿越六个探测光幕时，测时仪记录弹丸穿越各个光幕的时间间隔，根据这些时间间隔和相关的系统结构参数便可以求出弹丸的速度飞行方向和速度值。该方案需要在弹丸穿越的预定空间形成六个探测光幕，相对于普通天幕靶和光幕靶只需要两个探测光幕，六个探测光幕的实现在实际工程中较为复杂。且该方法只能用于弹丸在一定范围的角度入射的情况，当弹丸入射的角度太大时，很可能无法全部穿越六个探测光幕，进而导致测量失败。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种任意方向入射的弹丸速度测量装置及其测量方法，其测量装置简单、测量原理简单、使用范围广。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种任意方向入射的弹丸速度测量装置，其特征在于：包括一台高速面阵CCD相机，一台激光器，投影板、供电和信号处理装置，所述激光器位于高速面阵CCD相机的一侧，所述投影板设置于高速面阵CCD相机的正上方，所述激光器发光形状为圆锥形，激光器发射出来的光线投射到投影板上，所述投影板作为高速面阵CCD相机的探测背景，供电和信号处理装置分别与激光器和高速面阵CCD相机连接。

一种任意方向入射的弹丸速度测量方法为：通过对捕获弹丸图像的处理，识别出弹丸投影和弹丸自身两种影像的位置坐标，最后根据测量装置弹丸速度计算模型求解弹丸飞行速度。

一种任意方向入射的弹丸速度的测量方法具体通过以下步骤实现：