[发明专利]爆炸点位置自动测量装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种爆炸点位置的自动测量装置，能够用于炮弹、炸弹、导弹等运动爆炸体 的随机爆炸位置的测量，以确定引爆控制的精度，对引爆装置的性能进行评价。

背景技术

很多运动爆炸体的爆炸位置是不确定的，爆炸发生的时间是随机的。这些运动爆炸体的 爆炸位置通过引爆控制装置来实现。武器弹药是一种典型的运动爆炸体，引信是控制爆炸部 引爆的重要部件，其控制精度直接影响武器弹药的毁伤效果。引信控制精度通过测量爆炸时 爆炸体与目标的相对位置来进行评价，爆炸时两者的相对位置越接近于设定值，引信的控制 精度越高，毁伤效果越好。例如攻击地面目标的引信可以根据不同的攻击目标设定不同的爆 炸高度，对其进行评价时需要测量爆炸点的高度；攻击空中目标的引信可以根据不同的攻击 目标设定不同的爆炸距离，对其进行评价时需要测量爆炸点与目标的空间直线距离。因此， 爆炸点位置测量在各类运动爆炸体的引爆控制精度评价，特别是在武器弹药引信性能评价方 面有广泛的应用，是一种重要的试验测量评价手段。

现有的用于爆炸点位置测量的装置有炮弹爆炸高度测量装置。现有的炮弹爆炸高度测量 装置采用下列三种方法：1、标杆比对测量。将一个或多个标有固定间距条纹的标杆垂直设置 在预设爆炸点附近，在距预爆炸点安全距离外用一台高速摄像机对准预设爆炸点区域，在发 射运动爆炸体后启动高速摄像机开始拍摄，爆炸发生后停止摄像机拍摄，在拍摄的录像中查 找到爆炸点清晰的一幅图像，通过与标杆上的间距条纹进行比对，估算出爆炸点的高度数据。 这种方法存在的主要问题是：由于爆炸体的运动受到各种因素影响，实际爆炸点与预设爆炸 点总存在偏离，有时偏离还相当大，摄像视觉误差会导致与标杆对比时得出的位置误差难以 控制，测量精度很低。这种方法目前仍在实际使用。2、经纬仪高速摄像机测量。将两台高速 摄像机分别安装在两台经纬仪上，将这两套设备分别安装在预设爆炸点安全距离外，对准预 设爆炸点区域，用经纬仪分别测出两台高速摄像机的距离和位置信息，在发射运动爆炸体后 启动高速摄像机开始拍摄，爆炸发生后停止摄像机拍摄，在两台摄像机的录像中查找到同一 时间拍摄的爆炸点清晰的两幅图像，运用两台摄像机的位置信息，通过摄像测量原理解算， 得到爆炸点的位置数据。这种方法存在的主要问题是：摄像机在低速摄像时图像分辨率高， 在高速拍摄时图像分辨率低(如美国SVSi公司的GIGAVIEW高速摄像机，在每秒532帧的拍 摄速度时可获得1280×1024分辨率的图像，在每秒17045帧的拍摄速度时却仅可获得1280 ×32分辨率的图像)。炮弹等运动的爆炸体运动速度很快，必须采用高速拍摄才能扑捉到爆 炸的瞬间图像，这必然造成图像分辨率的下降，从而导致爆炸点位置测量精度降低，如果降 低拍摄速度，动态图像的时间间隔就增加，扑捉爆炸瞬间的时刻就不准确，这也必然增大爆 炸点位置测量误差。此外，由于是在爆炸体发射后即开始录像，在录像中查找爆炸瞬间的图 像需要花费时间。所以，尽管“经纬仪高速摄像机测量”比“标杆比对测量”精度有所提高， 但由于图像的分辨率与摄像速度无法同时兼顾，爆炸点位置测量精度也无法进一步提高，测 量效率也不高，同时分辨率高拍摄速度快的高速摄像机价格昂贵(如美国SVSi公司的 GIGAVIEW高速摄像机尽管分辨率不高，每台价格却高达13万元)，限制了其推广使用范围。 目前，这种方法仍是爆炸点高度测量的标准方法。为了改进这种测量方法，有人提出用数码 照相机替代高速摄像机，并较好地用于夜间礼花弹的爆炸高度测量，但无法在白天(或对爆 炸亮度不够的武器弹药)进行测量，如用手工连拍方式扑捉爆炸图像，扑捉难度很大，图像 时间间隔长，不能满足测量精度要求，因此这种测量方法一直没有得到显著改善。3、声音锥 体定位法。该方法可用于无线电引信弹药爆炸高度的测量，包含一套无线电接收器和三套炸 声接收器，炸声接收器和无线电接收器具有统一时钟。在弹药接近目标时，无线电引信工作 发出无线电波，弹药爆炸时引信的无线电部件停止工作，无线电接收器通过探测无线电部件 信号，记录其停止工作的时刻，爆炸声波先后传播到三套炸声接收器，三套接收器记下声音 到达的时刻，与无线电接收器记录的爆炸时刻相减，再乘以声音的传播速度即可得到三套炸 声接收器与爆炸点的距离，然后利用三套炸声接收器的距离信息解算得到爆炸点的高度。这 种方法只是处于原理探索阶段，目前没有见到实际应用，其主要问题是：无线电接收器和炸 声接收器必须精确同步，时间测量精度必须非常精确，否则将引起较大的测量误差，这在爆 炸测量范围大、各设备相互距离远、引信的无线电信号检测等待时间长的情况下目前无法很 好地解决；爆炸冲击波使爆炸声速传播情况复杂，传统的测声速法无法保证实际声速测量精 度，由此引起的误差对测量精度影响很大；引信无线电信号终止延时具有随机性，无线电接 收器的延时误差难以控制。