Разработка системы на основе световых экранов для определения внешнебаллистических параметров

• Автор: Вдовин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ И СПОСОБОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНЕШНЕБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПУЛЬ

1.1. Определение скорости.

1.2. Определение баллистического коэффициента.

1.3. Устройство светового экрана

1.3.1. Схемы световых экранов.

1.3.2. Излучатель.

1.3.3. Датчик.

1.4. Современные оптикоэлектронные системы определения внешнебаллистических параметров.
1.5. Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
2.1. Уравнения внешней баллистики и аппроксимация эталонной функции сопротивления.
2.2. Аппроксимация траектории.
2.2.1. Разложение движения на переносное и относительное
2.2.2. Коэффициент согласования для свободного падения
2.3. Модели баллистического комплекса.
2.3.1. Коэффициенты чувствительности траекторных параметров
к начальным значениям параметров
2.3.2. Исследование обусловленности систем уравнений
при решении прямой и обратной задач внешней баллистики
2.3.3. Уточнение величины провисания траектории.
2.3.4. Решение обратной задачи внешней баллистики
в случае отсутствия ДНО
2.3.5. Решение обратной задачи внешней баллистики
в случае наклонных экранов.
2.3.6. Учт последействия пороховых газов
2.4. Методика определения начальной скорости
и баллистического коэффициента.
2. 5. Идентификация расположения световых экранов
2.6. Оптимизация расположения световых экранов и анализ разработанной методики.
2.6.1. Оптимизация расположения световых экранов
в случае известных координат точки попадания.
2.6.2. Исследование влияния исходных погрешностей
на погрешности результатов.
2.6.3. Оптимизация расположения световых экранов
в случае неизвестных координат точки попадания.
2.7. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ СВЕТОВЫХ ЭКРАНОВ.
3.1. Оптикоэлектронный преобразователь световой экран.
3.1.1. Датчик светового экрана.
3.1.2. Повышение точности момента времени прихода сигнала
за счет оптимизации характеристик фильтра
3.1.3. Излучатель светового экрана.
3. 2. Цифровая обработка сигналов
3.2.1. Обнаружение сигнала и выбор порогового значения.
3.2.2. Выбор цифрового фильтра и определение его параметров.
3.2.3. Выбор методики расчта длительности временного интервала между двумя импульсами
3.2.4. Распознавание сигналов в случае использования парных экранов
3.3. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНЕШНЕБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
НА ОСНОВЕ СВЕТОВЫХ ЭКРАНОВ.
4.1. Структурная схема и описание работы автоматизированной системы
4.2. Программное обеспечение.
4.3. Производственные испытания автоматизированной системы.
4.4. Экспериментальные исследования разработанной методики.
4. 5. Использование разработанной системы при решении других прикладных задач.
4.5.1. Управление технологическим процессом испытания изделий
при приведении их к нормальному бою
4.5.2. Измерение скорости дроби
4.6. Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вторая глава посвящена разработке математических моделей баллистического комплекса. Проведено исследование обусловленности системы уравнений при решении прямой и обратной задачи внешней баллистики. Анализируется решение обратной задачи внешней баллистики при различных вариантах размещения световых экранов (при отсутствии датчика начала отсчета (ДНО), в случае наклонных экранов). Анализируется влияние последействия пороховых газов, а также использования разнотипных датчиков. Приводятся соображения об идентификации расположения световых экранов. Представлены результаты оптимизации пространственного положения световых экранов на стрелковой трассе для различных вариантов (в случаях трех и четырех световых экранов, при известных и неизвестных координатах точки попадания). Исследуется влияние исходных погрешностей (погрешностей задания вертикальной и боковой координат, а также измерения расстояний, на которых размещены световые экраны) на погрешности определения начальной скорости и баллистического коэффициента пули. Исследования проведены путем статистического моделирования на ЭВМ. Третья глава посвящена вопросам совершенствования световых экранов, а также разработке алгоритмов цифровой обработки информативных сигналов, позволяющих исключить из системы блок питания излучателей, повысить вероятность принятия правильного решения о наличии/отсутствии полезного сигнала и повысить точность определения времени прихода сигнала. Приведено описание разработанной методики распознавания нескольких сигналов в случае использования одного датчика для образования нескольких световых экранов при близком расположении излучателей. В четвертой главе приведено описание разработанной автоматизированной системы определения внешнебаллистических параметров изделий на основе световых экранов. Представлены используемые аппаратные средства и разработанное программное обеспечение. Приводятся и анализируются результаты испытаний и опытно-промышленной эксплуатации. В заключении сформулированы основные научные и практические результаты работы. Приложение содержит акты внедрения результатов работы на промышленных предприятиях для испытаний стрелкового оружия, а также в учебный процесс. Работа выполнена на кафедре “Вычислительная техника” Ижевского государственного технического университета (ИжГТУ). ГЛАВА 1. Внешнебаллистическими параметрами, определяющими траекторию полета пули, являются начальная скорость и баллистический коэффициент [, , , , , , 2]. В широком смысле к баллистическим параметрам можно отнести скорость на заданных дальностях (У0, У, У, Узо» Vюо) и координаты точки попадания. Для их определения используются блокирующие устройства и мишени, содержащие в своем составе блокирующие устройства [, ]. Блокирующее устройство содержит измерительный преобразователь, формирующий импульс в момент пролета пули. Из бесконтактных блокирующих устройств нашли применение акустические [, , ], соленоидные и оптикоэлектронные, причем последние характеризуются большим полем регистрации, более высокой точностью и работают при любых (до- и сверхзвуковых) скоростях. Системы измерения скорости на основе оптико-электронных блокирующих устройств по сравнению с акустическими не подвержены влиянию атмосферных условий (в частности, ветра). Кроме того, результат измерения при использовании акустических блокирующих устройств зависит от близости траектории к акустическим датчикам [, ]. С разработкой мишеней на основе оптико-электронных блокирующих устройств последние были существенно усовершенствованы [, ] (в частности, по размеру поля регистрации), что, в принципе, позволяет создать баллистические комплексы для одновременного определения всех вышеуказанных внешнебаллистических параметров. Несмотря на известные исследования [, , , ] в области информационно-измерительных систем на основе оптико-электронных блокирующих устройств, анализ (выполненный в последующих разделах настоящей работы), показывает, что названные системы могут быть применены для решения ряда новых задач теоретического и прикладного характера, что и обусловило появление данной работы.