一种天幕立靶检定校准系统及检定校准方法

：
1.本发明属于光电测量技术领域，涉及一种天幕立靶检定校准系统及检定校准方法。


背景技术：

2.立靶密集度是衡量弹道武器系统的射击效果和评价其性能的主要特征参量之一，在兵器靶场中，现多采用天幕立靶测量装置测量立靶密集度，一次测量获得射击的弹道俯仰角和方位角、弹丸速度和着靶坐标，能否精确测量武器系统的射击密集度对提高武器系统的战斗效能起到至关重要的作用，而天幕立靶的过幕时刻提取精度和结构参数直接影响测量系统的测量精度。所以，在天幕立靶出厂前需要进行检定，测试其测量精度能否满足要求。同时，在复杂的靶场环境中，天幕靶长时间受到冲击波等因素的影响会导致天幕立靶内部机械结构松动，造成天幕立靶结构参数的改变，影响其测量精度。因此，在使用天幕立靶前对其进行检定也尤为重要。
3.天幕立靶是国内兵器靶场测试技术领域的主要装备，其基本原理是当弹丸穿过天幕靶视场时遮挡部分光线，导致进入天幕靶的光通量变化，经光电转换器件及信号处理电路形成弹丸的过幕信号。故其电路的性能直接影响了弹丸的过幕信号，导致弹丸过幕时刻提取产生误差。其结构参数为：光幕面g1，g3， g4，g6与yoz平面的夹角α，光幕面g2，g5与yoz平面的夹角β，如图1，图2 所示。在天幕立靶各性能参数中，其结构参数的标定精度直接影响天幕立靶的测量精度，因此，对其结构参数的检定工作是天幕立靶所测数据准确性和可靠性的有力保证，也是测量仪器在后期使用维护中必不可少的关键环节之一。传统的天幕立靶检定方法是：如图3所示，将两台天幕立靶布置在一条直线上，前面的靶称为靶1，后面的靶称为靶2，紧贴靶2，在靶2后面放置一块木板，木板表面贴上靶纸。使用实弹射击的方式，弹丸依次穿过靶1和靶2的探测视场，最终落在木板上并在靶纸上留下弹孔。比较天幕立靶测得的坐标值和靶纸上弹孔的坐标值，若两者几乎一致则说明该套天幕立靶合格，反之则不合格，需要重新标定。该方法虽然简单易操作，但是存在实弹射击危险系数高，木板和靶纸无法多次重复使用和成本高的问题，并且弹丸飞行参数真实值无法获取。
4.通过上述分析，目前的天幕立靶检定方法存在危险系数高、成本高的缺点，增加了出厂检定和终端客户的使用成本。因此，急需一种安全高效，可重复使用的方法进行天幕立靶的检定工作。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种天幕立靶检定校准系统及检定校准方法，其克服了现有技术中存在的危险系数高，成本高和弹丸真实飞行参数无法溯源的问题。本发明安全高效，成本低，可用于天幕靶的出厂检定和客户使用过程中的自检。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种天幕立靶检定校准系统，其特征在于：包括两台信号发生器，两台信号发生器
通过外部参考输入/输出接口进行连接，信号发生器与六光幕天幕靶连接，六个带黑色灯罩的led灯扣在天幕靶镜头上面，六光幕天幕靶与信号采集处理仪连接，信号采集处理仪与计算机连接。
8.信号发生器包括一台四路信号发生器、一台双路信号发生器，组成六路信号源。
9.信号发生器包括三台双路信号发生器，组成六路信号源。
10.六光幕天幕靶由两台双n型天幕靶组成。
11.一种天幕立靶检定校准系统的检定校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
12.(1)在六光幕靶探测靶面范围内设置弹丸通过光幕1时的坐标(x，y，z) 和沿各坐标轴方向分速度(v
x
，vy，vz)。将天幕靶的结构参数α1～α4和β1、β2，靶距s，两台天幕靶高度差h和设置好的弹丸通过光幕1时的坐标、速度代入公式(1)，求出弹丸穿过六个光幕的时刻t1～t6，作为信号发生器脉冲信号时间序列的参考值；
[0013][0014]
式中，t1～t6分别为弹丸穿过六个光幕的时刻，α1～α4为光幕间的竖直夹角，β1、β2为光幕间的水平夹角，s为两台天幕靶的间距，h为两台天幕靶的高度差，(x，y，z)为弹丸穿过光幕1时的坐标，(v
x
，vy，vz)为弹丸穿过光幕1 时速度沿各坐标轴的分量；
[0015]
(2)进行设备连接，将led灯扣在天幕靶镜头上面，两台信号发生器通过背面外部参考输入/输出接口进行连接；
[0016]
(3)接通电源启动设备，在信号发生器中，信号类型选择单脉冲，将各通道信号按照步骤(1)中求出的时间序列t1～t6进行延迟设置，设通道1时间为 t1＝0,则通道2的延迟时间为t2，以此类推；
[0017]
(4)模拟的弹丸过幕信号经信号采集处理仪和计算机处理后，可以得到模拟弹丸信号的过幕时刻t1～t6，设弹丸穿过光幕1的时刻为0，即t1’
＝0，则t2’
＝t2‑ꢀ
t1，t3’
＝t
3-t1以此类推，以及模拟弹丸穿过光幕1时的坐标(x’，y’，z’) 和速度(v
x’，v
y’，v
z’)，将测得的弹丸着靶坐标(x’，y’，z’)、飞行速度(v
x’， v
y’，v
z’)和初始设定的着靶坐标(x，y，z)、飞行速度(v
x
，vy，vz)进行比较，计算两者相对误差，若误差超过设定范围，则说明被校准设备性能无法满足要求，需要进行设备电气性能的检测。
[0018]
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
[0019]
本发明具有安全性高、设备可重复使用、成本低，可同时对弹丸的速度和着靶坐标
进行校准，模拟弹丸信号可溯源的优点。
附图说明：
[0020]
图1为六光幕在xoz平面的投影；
[0021]
图2为六光幕在yoz平面的投影；
[0022]
图3为常规天幕靶检定方法示意图；
[0023]
图4为天幕靶光幕形成原理图；
[0024]
图5为本发明的系统连接图；
[0025]
图6为带黑色灯罩的led灯的示意图；
[0026]
图7为信号发生器背面接口图。
具体实施方式：
[0027]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]
参见图5，本发明天幕立靶检定校准系统包括两台信号发生器，两台信号发生器通过外部参考输入/输出接口进行连接，信号发生器与六光幕天幕靶连接，六个带黑色灯罩的led灯扣在天幕靶镜头上面，六光幕天幕靶与信号采集处理仪连接，信号采集处理仪与计算机连接。其中两台信号发生器包括一台四路信号发生器、一台双路信号发生器，组成六路信号源，也可用三台双路信号发生器组成六路信号源。六光幕天幕靶由两台双n型天幕靶组成。
[0029]
本发明采用天幕立靶检定校准系统的检定校准方法包括以下步骤：
[0030]
(1)在六光幕靶探测靶面范围内设置弹丸通过光幕1时的坐标(x，y，z)和沿各坐标轴方向分速度(v
x
，vy，vz)。将天幕靶的结构参数α1～α4和β1、β2，靶距s，两台天幕靶高度差h和设置好的弹丸通过光幕1时的坐标、速度代入公式(1)，求出弹丸穿过六个光幕的时刻t1～t6，作为信号发生器脉冲信号时间序列的参考值；
[0031][0032]
(2)按照图5进行设备连接，将led灯(如图6)扣在天幕靶镜头上面，两台信号发生
器通过背面extrefinput/output(外部参考输入/输出)接口进行连接，如图7；
[0033]
(3)接通电源启动设备，在信号发生器中，信号类型选择单脉冲，将各通道信号按照步骤1中求出的时间序列t1～t6进行延迟设置，设通道1时间为 t1＝0,则通道2的延迟时间为t2，以此类推；
[0034]
(4)启动触发信号，模拟的弹丸过幕信号经信号采集处理仪和计算机处理后，可以得到模拟弹丸信号的过幕时刻t1～t6，设弹丸穿过光幕1的时刻为0，即t1’
＝0，则t2’
＝t
2-t1，t3’
＝t
3-t1以此类推，以及模拟弹丸穿过光幕1 时的坐标(x’，y’，z’)和速度(v
x’，v
y’，v
z’)，将测得的弹丸着靶坐标(x’，y’，z’)、、飞行速度(v
x
，vy，vz)进行比较，计算两者相对误差，若误差超过设定范围，则说明被校准设备性能无法满足要求，需要进行设备电气性能的检测。
[0035]
本发明的原理为：如图4所示，天幕靶以自然光为背景，由于狭缝光阑的作用，成像镜头的视场为有一定厚度的扇形，通常称之为天幕。当弹丸穿过天幕时会遮挡部分进入镜头的光线，导致进入镜头的光通量变小，光通量的变化通过光电转换器件和信号处理电路可生成对应的弹丸过幕信号。本发明以 led灯的闪烁模拟弹丸从天幕靶视场穿过时光通量的变化过程。如图5所示，六个通道设置相同的脉冲信号，并在一通道基础上加上不同的时间延迟，使六个通道信号按时间序列t1～t6(t1＝0，t2＜t3＜t4＜t5＜t6)依次触发，产生的过幕信号通过数据采集仪和配套软件即可测得模拟的弹丸过幕时刻t1～t6，设弹丸穿过光幕1的时刻t1’
＝0，则穿过光幕2时的时刻为t2’
＝t
2-t1，穿过光幕3的时刻为t3’
＝t
3-t1,穿过光幕4的时刻为t4’
＝t
4-t1，穿过光幕5的时刻为t5’
＝t
5-t1，穿过光幕6的时刻为t6’
＝t
6-t1。若该套天幕靶的电气性能正常，理论上实测的弹丸过幕时刻t2’
～t6’
应与六个通道信号的时间序列t2～t6相等，即测得的弹丸着靶坐标和飞行速度应与设定的参考值一致。所以该方法可以用来检测天幕靶的电气性能。
[0036]
本发明可用于天幕靶的出厂检测也可用于终端客户使用前的设备检定。
[0037]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。