專利名稱：彈道參數(shù)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種彈道參數(shù)測(cè)量裝置，尤其涉及一種可測(cè)定炮彈或子彈彈道方位的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
彈道參數(shù)包括子彈或炮彈的射擊速度、射擊方位、彈著點(diǎn)等多項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)在空中飛行的飛機(jī)對(duì)懸吊在空中的吊靶實(shí)施單發(fā)或連發(fā)射擊時(shí)，為評(píng)定武器系統(tǒng)的性能，或評(píng)定射擊成績(jī)，需要實(shí)時(shí)測(cè)量脫靶量，即測(cè)量靶標(biāo)參考點(diǎn)到彈道的最近距離。當(dāng)移動(dòng)的汽車受到來(lái)自道路兩旁樹林或建筑物中的狙擊手的襲擊時(shí)，需要及時(shí)知道危險(xiǎn)來(lái)自何方并制定相應(yīng)的對(duì)策，即需要測(cè)量子彈的射擊方位。
目前，國(guó)內(nèi)外脫靶量測(cè)量裝置和子彈射擊方位測(cè)量裝置主要采用聲測(cè)方法。
聲測(cè)方法最常用的是MDC系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用四個(gè)聲傳感器，組成正四面體陣列。通過測(cè)量彈道波到達(dá)各傳感器的時(shí)差，和N波的正相持續(xù)時(shí)間，確定脫靶量和彈道方向數(shù)。該系統(tǒng)雖然傳感器布陣范圍小，便于在靶上安裝，但由于N波的正相持續(xù)時(shí)間不易測(cè)準(zhǔn)，脫靶量對(duì)傳感器正相持續(xù)時(shí)間又特別敏感，因而會(huì)對(duì)脫靶量測(cè)量帶來(lái)很大誤差。另外，該系統(tǒng)需要針對(duì)不同類型的武器，作大量標(biāo)定試驗(yàn)，因而試驗(yàn)周期長(zhǎng)，費(fèi)用昂貴，再加上測(cè)量距離范圍很小，因而不能滿足使用要求。
無(wú)論線陣或空中平面陣系統(tǒng)，實(shí)際上采用的是一種標(biāo)量方法。該系統(tǒng)主要在靜對(duì)靜射擊情況下使用。在動(dòng)對(duì)靜或動(dòng)對(duì)動(dòng)射擊條件下，使用該系統(tǒng)有許多困難，主要表現(xiàn)在1、在建立線陣或平面陣定位方程時(shí)，首先假定彈道與陣平面垂直，或與線陣線段垂直，對(duì)于已知小的偏角，通過方程迭代修正提高脫靶量定位精度。但在動(dòng)態(tài)情況下，無(wú)法實(shí)時(shí)確定射擊偏離量，況且這種偏量可能很大，因而無(wú)法精確測(cè)定脫靶距離；2、線陣或平面陣靶架尺寸很大，安裝在空中目標(biāo)或地面移動(dòng)目標(biāo)上比較困難。而且大尺寸的框架在移動(dòng)中容易擺動(dòng)和扭曲變形，這些都對(duì)空中脫靶量測(cè)量或子彈方位測(cè)量帶來(lái)很大困難?？梢娫趧?dòng)態(tài)射擊(包括動(dòng)對(duì)動(dòng)射擊、靜對(duì)動(dòng)射擊)情況下，不易采用該種測(cè)量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其解決了現(xiàn)有測(cè)量裝置標(biāo)定試驗(yàn)周期長(zhǎng)、測(cè)量距離范圍很小、無(wú)法精確測(cè)定脫靶距離、無(wú)法應(yīng)用于動(dòng)態(tài)射擊的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為一種彈道參數(shù)測(cè)量裝置，包括控制設(shè)備9、固定在移動(dòng)射擊目標(biāo)2上的前置設(shè)備7以及可實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備9和前置設(shè)備7之間通信的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8；所述前置設(shè)備7包括固定在移動(dòng)射擊目標(biāo)2上的支撐架3、固定在支撐架3上的傳感器陣列及與所述傳感器陣列相連的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備15；所述控制設(shè)備9包括數(shù)據(jù)處理微機(jī)10以及與數(shù)據(jù)處理微機(jī)10相連的顯示設(shè)備11，其特殊之處是所述傳感器陣列包括在空間位置任意設(shè)置的至少6個(gè)傳感器1。
上述移動(dòng)射擊目標(biāo)2可為汽車，所述支撐架3固定在汽車上；所述控制設(shè)備9設(shè)置在所述汽車上，所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8為傳輸電纜，其兩端分別與控制設(shè)備9和前置設(shè)備7相連；上述控制設(shè)備9還設(shè)置在其他移動(dòng)物體或固定在地面上；所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8包括與前置設(shè)備7相連的前置數(shù)傳設(shè)備13和與控制設(shè)備9相連的控制方數(shù)傳設(shè)備14。
上述支撐架3包括從汽車頂部某一點(diǎn)向外任意方向伸出的任意長(zhǎng)度的多個(gè)傳感器支桿16，所述傳感器支桿16的數(shù)量與傳感器1數(shù)量相同，所述傳感器1設(shè)置在傳感器支桿16的頂端。
上述傳感器1為激波傳感器，其數(shù)量為9個(gè)或9個(gè)以上。
上述移動(dòng)射擊目標(biāo)2可為靶機(jī)；所述支撐架3固定在靶機(jī)上；所述控制設(shè)備9設(shè)置在其他移動(dòng)物體或固定在地面上，所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8包括與前置設(shè)備7相連的前置數(shù)傳設(shè)備13和與控制設(shè)備相連的控制方數(shù)傳設(shè)備14。
上述支撐架3包括中心支桿6以及分別與中心支桿6中部固連的底層圓環(huán)4和中間層圓環(huán)5，所述中心支桿6的后端部與靶機(jī)固連；所述傳感器1分別設(shè)置在中心支桿6前端部、底層圓環(huán)4以及中間層圓環(huán)5上。
上述底層圓環(huán)4的直徑比中間層圓環(huán)5的直徑大；所述底層圓環(huán)4上設(shè)置8個(gè)傳感器，所述中間層圓環(huán)5上設(shè)置4個(gè)傳感器，所述中心支桿6上設(shè)置2個(gè)傳感器。
上述傳感器1包括至少12個(gè)激波傳感器和至少1個(gè)氣象參數(shù)傳感器；所述氣象參數(shù)傳感器包括空氣溫度傳感器和風(fēng)速矢量傳感器。
上述控制設(shè)備9包括與數(shù)據(jù)處理微機(jī)10相連的打印輸出設(shè)備12；所述前置數(shù)傳設(shè)備13和控制方數(shù)傳設(shè)備14為普通無(wú)線數(shù)傳設(shè)備或雙功無(wú)線數(shù)傳設(shè)備。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于本裝置采用三維定位數(shù)學(xué)方程，允許彈道與靶架為任意夾角，適合動(dòng)態(tài)射擊要求。
2、由于測(cè)量參數(shù)為彈道波到達(dá)各傳感器的時(shí)差，測(cè)量精度高，不需要事先作標(biāo)定試驗(yàn)，因而試驗(yàn)成本較低，對(duì)于各類武器都能使用。
3、本裝置中傳感器陣列支撐架安裝快捷，十分方便。傳感器陣列支撐架尺寸較小，空中地面都便于安裝，尤其滿足空中安裝要求。
4、本裝置采用一種通用測(cè)量方法，應(yīng)用范圍廣。傳感器陣列框架的尺寸和形狀可根據(jù)試驗(yàn)要求及測(cè)量對(duì)象的不同而變化，能滿足多種試驗(yàn)測(cè)量要求。
附圖圖面說(shuō)明

圖1是彈道及目標(biāo)物座標(biāo)系示意圖；圖2是本實(shí)用新型適用于空中脫靶量測(cè)量時(shí)的靶機(jī)及支撐架結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型適用于空中脫靶量測(cè)量時(shí)的支撐架結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型適用于汽車上的一種支撐架結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型適用于汽車上的另一種支撐架俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本裝置工作原理示意圖；其中的附圖標(biāo)記為1-傳感器，2-移動(dòng)射擊目標(biāo)，3-支撐架，4-底層圓環(huán)，5-中間層圓環(huán)，6-中心支桿，7-前置設(shè)備，8-數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，9-控制設(shè)備，10-數(shù)據(jù)處理微機(jī)，11-顯示設(shè)備，12-打印輸出設(shè)備，13-前置數(shù)傳設(shè)備，14-控制方數(shù)傳設(shè)備，15-前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備，16-傳感器支桿。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型第一個(gè)實(shí)施例是用于空中脫靶量測(cè)量，參考圖2和圖6，此時(shí)的移動(dòng)射擊目標(biāo)2為靶機(jī)，該裝置由安裝在靶機(jī)上的前置設(shè)備7、安裝在地面或進(jìn)行射擊訓(xùn)練的飛機(jī)上的控制設(shè)備9以及可實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備9和前置設(shè)備7之間通信的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8等三大部分組成；前置設(shè)備7包括固定在靶機(jī)上的支撐架3、固定在支撐架3上的傳感器陣列，以及可讀取所有傳感器1數(shù)據(jù)的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備15，該傳感器陣列包括12個(gè)激波傳感器、1個(gè)空氣溫度傳感器和1個(gè)風(fēng)速矢量傳感器，參考圖3，支撐架3包括后端部與靶機(jī)固連的中心支桿6以及分別與中心支桿6中部固連的底層圓環(huán)4和中間層圓環(huán)5，底層圓環(huán)4的直徑比中間層圓環(huán)5的直徑大，其中傳感器陣列采用塔形布局，即底層圓環(huán)4上設(shè)置8個(gè)傳感器，中間層圓環(huán)5上設(shè)置4個(gè)傳感器，中心支桿6的前端部依次設(shè)置2個(gè)傳感器；控制設(shè)備9包括數(shù)據(jù)處理微機(jī)10、與數(shù)據(jù)處理微機(jī)10相連的顯示設(shè)備11和打印輸出設(shè)備12；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8包括與前置設(shè)備7的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備15相連的前置數(shù)傳設(shè)備13和與控制設(shè)備9的數(shù)據(jù)處理微機(jī)10相連的控制方數(shù)傳設(shè)備14，該前置數(shù)傳設(shè)備13和控制方數(shù)傳設(shè)備14均為雙功無(wú)線數(shù)傳設(shè)備。
本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例是用于汽車遇襲警報(bào)，參考圖4和圖6，此時(shí)的移動(dòng)射擊目標(biāo)2為汽車或裝甲車等運(yùn)輸車輛，該裝置由安裝在車輛頂部的前置設(shè)備7、安裝在本車輛的車廂內(nèi)部或相鄰前后車輛的車廂內(nèi)部或空中直升飛機(jī)上的控制設(shè)備9以及可實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備9和前置設(shè)備7之間通信的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8等三大部分組成；前置設(shè)備7包括固定在車輛頂部的支撐架3、固定在支撐架3上的傳感器陣列以及與傳感器陣列中的傳感器1相連的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備15，傳感器陣列包括9～15個(gè)傳感器1，此時(shí)的傳感器1可采用激波傳感器，傳感器陣列采用蒲公英形布局，參考圖4，支撐架3包括從車輛頂部某一點(diǎn)向外任意方向伸出的長(zhǎng)短不一的9～15個(gè)傳感器支桿16，激波傳感器設(shè)置在傳感器支桿16的頂端；控制設(shè)備9包括數(shù)據(jù)處理微機(jī)10、與數(shù)據(jù)處理機(jī)10相連的顯示設(shè)備11，該控制設(shè)備還可控制警報(bào)設(shè)備或防彈設(shè)備；如果控制設(shè)備9安裝在相鄰前后車輛的車廂內(nèi)或空中直升飛機(jī)上，則數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8包括與前置設(shè)備7相連的前置數(shù)傳設(shè)備13和與控制設(shè)備9相連的控制方數(shù)傳設(shè)備14，該前置數(shù)傳設(shè)備13和控制方數(shù)傳設(shè)備14間可采用雙功無(wú)線傳輸，也可采用單向無(wú)線傳輸，如果控制設(shè)備9安裝在本車車廂內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8可為兩端分別與控制設(shè)備9和前置設(shè)備7相連的傳輸電纜，也可以采用上述無(wú)線傳輸設(shè)備。為了美觀，汽車頂部的支撐架也可對(duì)稱設(shè)置，參考圖5，在與車輛頂部平面垂直方向設(shè)置一個(gè)頂部傳感器支桿16，在與水平面60度方向均勻設(shè)置四個(gè)中間層傳感器支桿16，在與水平面30度方向均勻設(shè)置四個(gè)底層傳感器支桿16，底層傳感器支桿和中間層傳感器支桿16間的水平投影的夾角為45度，傳感器1設(shè)置在傳感器支桿16的頂端，所有傳感器支桿的底端固定于車輛頂部的某一點(diǎn)，一般設(shè)置在車輛頂部的中間位置。
本實(shí)用新型工作過程可參考圖6前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備15采用多路測(cè)量系統(tǒng)，其中兩路可采集環(huán)境氣象參數(shù)，其余多路用于采集彈道波時(shí)間參數(shù)。前置設(shè)備7實(shí)時(shí)將彈道波到達(dá)各傳感器的時(shí)間、環(huán)境氣溫和風(fēng)速參數(shù)等通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備8傳到控制設(shè)備9，控制設(shè)備9接收到數(shù)據(jù)后，在1秒內(nèi)確定炮彈的單發(fā)脫靶量或者子彈的射擊方位，并以數(shù)字方式和圖形方式在顯示設(shè)備11上顯示，還可同時(shí)向報(bào)警裝置和防彈裝置發(fā)送控制信號(hào)，空中射擊結(jié)束后還可打印出數(shù)據(jù)表和脫靶量分布圖。
本實(shí)用新型的工作原理在建立定位方程之前，我們?cè)谀繕?biāo)物上選取直角坐標(biāo)系，座標(biāo)原點(diǎn)為目標(biāo)參考點(diǎn)。如圖1所示。
假設(shè)1、彈道與xy平面的交點(diǎn)為M0(x0，y0，0)2、彈道在目標(biāo)物附近為直線3、彈道與坐標(biāo)軸的夾角分別為α，β，r4、著靶彈速為VP5、傳感器測(cè)點(diǎn)座標(biāo)為Mi(xi，yi，zi)，其中i＝1，2，...，n，n為測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)6、彈道波半錐角為φ通過座標(biāo)系平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，將(x，y，z)座標(biāo)系變換為(x’，y’，z’)。在新座標(biāo)系中，z’軸與彈道一致，在新座標(biāo)系中，我們可得到如下形式的錐面方程，即定位方程(x’)2+(y’)2＝tg2φ[z’-z0’(t)]2……(1-1)式中x’＝x(1-x0/x)cosα-y(1-y0/y)sinαcosβ-z sinαsinβy’＝y(tǒng)(1-y0/y)sinβ-z cosβz’＝x(1-x0/x)sinα+y(1-y0/y)cosαcosβ+z cosαsinβ將(1-1)式展開后，可得到如下形式的方程fi(xi，yi，zi，ti，x0，y0，α，β，vp，t0)＝0……(1-2)式中，測(cè)點(diǎn)座標(biāo)(xi，yi，zi)和時(shí)間量ti為已知參數(shù)，x0，y0，α，β，vp，和t0為未知參數(shù)，其中t0為時(shí)間常數(shù)，當(dāng)彈速vp未知時(shí)，測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于等于6方程可解。當(dāng)n＞6時(shí)，(1-2)式為矛盾方程，用迭代法求解該方程組，計(jì)算結(jié)果表明，方程收斂速度很快，1秒內(nèi)即可給出計(jì)算結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種彈道參數(shù)測(cè)量裝置，包括控制設(shè)備(9)、固定在移動(dòng)射擊目標(biāo)(2)上的前置設(shè)備(7)以及可實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備(9)和前置設(shè)備(7)之間通信的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(8)；所述前置設(shè)備(7)包括固定在移動(dòng)射擊目標(biāo)(2)上的支撐架(3)、固定在支撐架(3)上的傳感器陣列及與所述傳感器陣列相連的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備(15)；所述控制設(shè)備(9)包括數(shù)據(jù)處理微機(jī)(10)以及與數(shù)據(jù)處理微機(jī)(10)相連的顯示設(shè)備(11)，其特征在于所述傳感器陣列包括在空間位置任意設(shè)置的至少6個(gè)傳感器(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述移動(dòng)射擊目標(biāo)(2)為汽車，所述支撐架(3)固定在汽車上；所述控制設(shè)備(9)設(shè)置在所述汽車上，所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(8)為傳輸電纜，其兩端分別與控制設(shè)備(9)和前置設(shè)備(7)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述移動(dòng)射擊目標(biāo)(2)為汽車，所述支撐架(3)固定在汽車上；所述控制設(shè)備(9)設(shè)置在其他移動(dòng)物體或固定在地面上；所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(8)包括與前置設(shè)備(7)相連的前置數(shù)傳設(shè)備(13)和與控制設(shè)備(9)相連的控制方數(shù)傳設(shè)備(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述支撐架(3)包括從汽車頂部某一點(diǎn)向外任意方向伸出的任意長(zhǎng)度的多個(gè)傳感器支桿(16)，所述傳感器支桿(16)的數(shù)量與傳感器(1)數(shù)量相同，所述傳感器(1)設(shè)置在傳感器支桿(16)的頂端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述傳感器(1)為激波傳感器，其數(shù)量為9個(gè)或9個(gè)以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述移動(dòng)射擊目標(biāo)(2)為靶機(jī)；所述支撐架(3)固定在靶機(jī)上；所述控制設(shè)備(9)設(shè)置在其他移動(dòng)物體或固定在地面上，所述數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(8)包括與前置設(shè)備(7)相連的前置數(shù)傳設(shè)備(13)和與控制設(shè)備相連的控制方數(shù)傳設(shè)備(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述支撐架(3)包括中心支桿(6)以及分別與中心支桿(6)中部固連的底層圓環(huán)(4)和中間層圓環(huán)(5)，所述中心支桿(6)的后端部與靶機(jī)固連；所述傳感器(1)分別設(shè)置在中心支桿(6)前端部、底層圓環(huán)(4)以及中間層圓環(huán)(5)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述底層圓環(huán)(4)的直徑比中間層圓環(huán)(5)的直徑大；所述底層圓環(huán)(4)上設(shè)置8個(gè)傳感器(1)，所述中間層圓環(huán)(5)上設(shè)置4個(gè)傳感器(1)，所述中心支桿(6)上設(shè)置2個(gè)傳感器(1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或6或7或8所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述傳感器(1)包括至少12個(gè)激波傳感器和至少1個(gè)氣象參數(shù)傳感器；所述氣象參數(shù)傳感器包括空氣溫度傳感器和風(fēng)速矢量傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3或6所述的彈道參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于所述控制設(shè)備(9)包括與數(shù)據(jù)處理微機(jī)(10)相連的打印輸出設(shè)備(12)；所述前置數(shù)傳設(shè)備(13)和控制方數(shù)傳設(shè)備(14)為普通無(wú)線數(shù)傳設(shè)備或雙功無(wú)線數(shù)傳設(shè)備。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可測(cè)定炮彈或子彈彈道參數(shù)的測(cè)量裝置，包括控制設(shè)備、固定在靶機(jī)或汽車上的前置設(shè)備以及可實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備和前置設(shè)備之間通信數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，前置設(shè)備包括支撐架、固定在支撐架上的傳感器陣列及與傳感器陣列相連的前置數(shù)據(jù)預(yù)處理設(shè)備，傳感器陣列包括在空間位置任意設(shè)置的至少6個(gè)激波傳感器，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括與前置設(shè)備相連的前置數(shù)傳設(shè)備和與控制設(shè)備相連的控制方數(shù)傳設(shè)備。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有測(cè)量裝置標(biāo)定試驗(yàn)周期長(zhǎng)、測(cè)量距離范圍很小、無(wú)法精確測(cè)定脫靶距離、無(wú)法應(yīng)用于動(dòng)態(tài)射擊的技術(shù)問題，適合動(dòng)態(tài)射擊要求，具有測(cè)量精度高，不需要事先作標(biāo)定試驗(yàn)、安裝快捷、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S5/00GK2773610SQ20052007854
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者楊傳輝, 王普, 牛志峰, 顧慧民 申請(qǐng)人:陜西老槍靶業(yè)有限公司