[发明专利]一种检测弹丸在膛内运动规律的方法

权利要求书

1.一种检测弹丸在膛内运动规律的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在弹丸引信顶部中心安装一激光光源，在炮口一定距离处树一靶纸，用于高速摄像捕捉光斑运动轨迹；当弹丸在身管内运动时，激光光源由于与弹丸同轴，且有弹带约束，激光光斑在靶纸上的运动轨迹能反映弹丸在身管内的运动过程；

取弹带中心为基点，弹丸在身管内运动是以弹带中心为原点进行运动，即使弹带中心在身管内有上下偏移，偏移量也极小，故可认为弹带中心在整个过程中都不会偏移身管轴线，即使偏移，偏移量也极小，计算时可忽略；身管包括药室、坡膛和导向部，设定火炮在发射时以坡膛中心为基点进行上下跳动，设此基点到位移传感器距离l_CCD，到靶纸距离为l_hp，以两相互垂直的位移传感器为x，y轴建立身管跳动坐标系，当火炮发射时，两传感器记录数据转化为坐标为(x_CCD，y_CCD)，则当其投影在靶纸上时，坐标为

设定弹丸质心与弹带中心之前且两者之间的直线距离为l₀，弹带中心距离引信顶部激光光源距离为l，身管长为l₁，炮口距离靶纸l₂；以炮口中心在靶纸上的投影为原点，在靶纸上建立二维坐标系；在经历时间Δt后，弹丸质心在身管内运动距离为l_t，激光光斑在靶纸上的投影坐标为(x_n，y_n)，设此时可知弹丸引信顶部在身管内所处坐标为(x′_n，y′_n)，则可求出弹丸在身管内与轴线的夹角为θ_zn，其余夹角可由(x_n，y_n)坐标求得：

以身管轴线为z轴建立描述弹丸在身管内运动的坐标系，引信顶部激光点在身管内各时刻的坐标可以表示(x′_n-x_hp，y′_n-y_hp，z′_n)；其中(x′_n，y′_n)，(x_hp，y_hp)可由上述公式求得，a为加速度，z′_n为引信顶部激光点在身管内的运动距离，可由弹载三轴加速度测试仪解算出；

结合弹载三轴加速度测试仪，可以知道在测试时长内弹丸的实时加速度，进而可以求出引信顶部激光点在身管内的运动距离，并将其与解算出的弹丸在身管内各时刻的坐标拟合即可得知弹丸在身管内每时刻的坐标即其运动轨迹；

当弹丸在身管内运动时，弹带中心不一定就是弹丸运动的基点，且弹带中心也不一定时刻处于身管轴线上；由于计算时，认为弹丸在膛内运动时，是以弹带中心为基点进行运动；所以理论计算会与实际情况有一定误差，假设实际可能偏移点与弹带基点之间距离为Δl，则理论计算偏转角为：

实际弹丸偏转角为：

当实际可能偏移点与弹带基点之间距离Δl远小于l₁+l₂-l_t+l₀时，误差忽略不计。

2.根据权利要求1所述的检测弹丸在膛内运动规律的方法，其特征在于，

以弹丸越过光幕靶的信号为CCD传感器与高速摄像机的中止信号，在数据处理阶段，利用弹载三轴加速度测试仪解算出弹丸在膛内的运动时间；以高速摄像以及CCD传感器记录的终点时刻向前追溯利用弹载三轴加速度测试仪解算出的弹丸在膛内的运动时间，这段时间即为计算所需时间。

3.根据权利要求2所述的检测弹丸在膛内运动规律的方法，其特征在于，

对于高速摄像所捕获的画面在数据分析中应用超分辨率图像复原和序列数据融合的技术将坐标的分辨率提高至0.001mm。

4.根据权利要求1所述的检测弹丸在膛内运动规律的方法，其特征在于，

当靶纸与炮口之间的距离远大于弹丸长度时，理论计算夹角与实际夹角之间的误差极小，当两者之间的距离相差100倍时，误差在千分之五以下。

5.根据权利要求1所述的检测弹丸在膛内运动规律的方法，其特征在于，

CCD传感器采样率与高速摄像机采样率相同，且弹载三轴加速度测试仪采样率应为CCD传感器与高速摄像机采样率的整数倍。