[发明专利]基于雷达多普勒数据的弹丸章动角提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于雷达多普勒数据的弹丸章动角提取方法，即用雷达对飞行的炮弹、火箭弹进行章动角测量，属于测量技术领域。

背景技术

目前，国内外弹丸测量弹丸章动角主要有纸靶、光学、传感器遥外测等方法。纸靶法的优点是成本低、方法简单，不足之处在于只适应于低伸弹道，往往用于试验经费有限的条件。狭缝摄影测量和光学法的特点是测试精度高，但实施过程复杂、易受气象条件的限制，设备量和投资成本都非常大。遥测法虽然能够获得较长弹道范围的姿态数据，但在弹丸上安装传感器等设备有很大的难度，只有极少数弹丸安装了弹载遥测设备。对于没有安装弹载遥测设备的弹丸，不能使用遥测方法进行章动角测量。雷测设备通常作用距离远，且测量数据含有丰富的弹丸运动姿态信息，可以通过数据分析获得弹丸章动角参数。

目前，国内外所进行的弹丸飞行试验通常有两种:一种是室内靶道的自由飞行试验，另一种是野外靶场的自由飞行试验。以下的文章和专利文献，基本覆盖了该领域主要的背景技术。我们分几个类型介绍文献的主要贡献以及缺点。

纸靶法

纸靶法始于1920年，是目前国内对弹丸飞行姿态的重要测试手段。纸靶测量技术是在弹道上布置一系列垂直纸靶，通过测量弹丸穿过纸靶留下的弹孔形状、尺寸，推算弹丸穿过纸靶时的攻角、进动角、滚转角及质心坐标，获取弹丸飞行姿态。

纸靶法存在难以克服的缺点是靶纸会对弹丸运动产生干扰，将使弹丸运动的规律发生变化，从而使测量结果产生误差；二是攻角纸靶的测量精度与弹丸形状和人的主观因素关系很大，精度不易保证。纸靶法只适应于低伸弹道。

1．单长胜.攻角纸靶测量技术[J].飞行器测控技术，1994，3：27-34

纸靶具有简便、直观、经济等优点，在许多国家都有应用。但人工判读费时、费工，而且人为主观因素影响较大。

2．刘世平,易文俊. 弹丸飞行姿态的计算机采集与处理[J] .弹道学报，2001.09，13（3）：73-78

利用计算机进行图像采集与处理,实现纸靶弹孔图像自动判读和数据处理。该方法结果重复率高,受人为主观因素影响较小。

狭缝摄影测量

狭缝摄影是一种特殊的摄影技术,它是利用成像面的运动来补偿目标的高速运动(通过成像面附近的狭缝控制底片的感光),从而获得一幅大尺寸、清晰的运动目标的扫描图片,供观察者分析。这种扫描是两维的,其中一维坐标反映目标的空间信息,另一维反映目标的时间信息。狭缝摄影测量通常用于固定靶道低伸弹道测量。

1．周全,王飞行,文贡坚.基于狭缝摄影的靶场目标运动测量综述[J].现代电子技术，2010，19:54-57

狭缝摄影测量在运动目标不同时刻通过特定位置时，通过扫描成像方式获取缝隙影像,记录目标的运动状态,进而采用特定的图像解译与测量分析方法实现对运动目标速度、加速度、姿态、章动角和转速等参数测量。

狭缝摄影测量被广泛应用，但传统的光机式狭缝摄影机存在操作不太方便,人工参与较多,后期处理繁琐等问题，电子式狭缝摄影机可以提高实时和事后判读的精度,并通过数字计算机控制,实现自动测量。

2．朱新宏，张永生.某武器外弹道飞行姿态测试方法探讨[J].测试技术学报，1998，12（3）：120-124

一种使用双镜头狭缝摄影对某武器系统飞行姿态测试的方法。通过多个断面逐步感光形成的弹丸影像，可以测量弹丸的外弹道参数，如攻角、速度、转速。

3．刘同现,宋卫东,宋丕极,张进忠.线阵CCD在弹丸飞行姿态测量中的应用[J].军械工程学院学报[J].2002.09，14（3）：23-25，22

一种应用线阵CCD技术测量飞行弹丸攻角的方法。由于与弹丸无接触,对弹道没有影响,且与计算机数据图像处理紧密结合。此方法的缺点在于测试精度受系统的器件性能影响较大。同时,由于光学成像系统的架设问题,系统仅能局限于平直弹道的测试。

4．李金珂,陈良益.基于线阵CCD的弹道同步式狭缝摄影系统[J].激光与红外，2009.03，39（3）：300-303　　

论述了一种高速线阵CCD狭缝摄影系统的原理及组成，采用弹道同步式扫描摄影法,以章动角测量为例的测量方法。该系统可以弥补传统狭缝摄影的缺陷,能快速准确的获取运动弹丸图像,实现弹道初始参数的自动测量，但系统的测量精度会受到CCD像元尺寸、扫描速度限制。

5．姜寿山，雷志勇. 线阵CCD测量弹丸飞行姿态方法的研究[J].西安工业学院学报，1998.06，19（2）：87-91