高速弹丸空中炸点测量方法与毁伤效能评估方法研究

对空近炸弹丸相对目标炸点坐标和炸点在目标周围的分布规律，制约弹药的毁伤威力，研究弹丸炸点位置与分布状况，为分析武器弹药毁伤效果具有重要的意义。由于弹丸的高速性和目标的多样性，对弹丸在空中起爆时刻的三维坐标、速度和方位角等参数的测量，目前还缺乏合适的方法和手段，更不能对弹丸起炸分布规律和毁伤效果之间关系的影响评估。为此，本课题拟开展基于多光幕阵列交汇与双目相机交汇技术相结合的空中炸点位置测量原理和分布规律的研究。主要内容包括：建立测量炸点三维坐标、速度和方位角的弹目交汇作用模型，研究空间几何布阵、数据获取算法和炸点分布规律；攻克复杂背景下弹丸运动信息获取的关键技术；初步形成基于数理统计处理的弹目分布目标毁伤评价规范，建立空中近炸引信毁伤效能评估方法。本研究在理论和关键技术上的突破对弹丸引信研制与发展具有重要的理论意义和实用价值。

本项目结合弹丸近炸炸点位置参数测试的需求，开展了多光幕阵列交汇与双目机器视觉相结合测量方法及关键技术研究。根据研究总体目标，着重开展了以下问题研究，并取得了一定成果。主要研究工作如下：. （1）研究炸点三维坐标和方位角参数测量数学算法及平台设计。提出采用8光幕阵列交汇与双目机器视觉相结合测量原理与方法，建立空间8光幕的几何布阵和双目相机交汇的互补修正方法，给出具体的计算数学模型。设计了单镜头双狭缝平行光幕光电探测靶和单镜头双狭缝的交汇光幕光电探测靶，设计了双目相机的测试平台，形成了8光幕阵列交汇与双目机器视觉测试系统原理样机。. （2）研究了多光幕弹丸信息提取与双目像机弹丸炸点图像处理技术。基于小波原理，按照小波函数特性，给出了8路光电探测靶输出信号的信息识别算法。按照小波模极大值检测出弹丸作用于光幕时输出信号上的所有突变点，利用小波变换模极大值检测出弹丸穿越立靶光幕交汇系统中的光慕时产生的电动势上的突变点去判读探测靶输出信号的奇异性位置，确定弹丸穿过各光慕间的时间间隔。突破了传统利用比较阈值或相关分析法由于探测光幕幕厚存在的差异而带来的时间误差，提高信号的识别率和时间测试精度。采用改进的中值滤波、改进的Roberts边缘检测算子等算法获得弹丸炸点真实空间位置。. （3）研究了光电探测靶的探测灵敏度和捕获率，研究了正态分布、指数分布、瑞利分布、参数估计检测推理方法，按照假设定律和拒绝条件，初步形成弹丸炸点分布规律的统计方法。 . （4）利用有限元分析方法建立目标毁伤易损区模型，通过蒙特卡罗方法和空间切向微分方法对弹丸空间炸点位置坐标、碎片散布点坐标进行模拟计算，研究单个碎片对某一易损面元的毁伤概率分布；研究采用空间切向微分面元法计算多碎片对目标毁伤的分布概率，根据多碎片的动态参数，分析与建立目标毁伤的空间切向微分面元计算模型；按照多碎片在空间飞散球面上的分布密度，研究多碎片在三维空间对目标作用效能计算原理和方法，推导出多碎片与目标面元的相互作用程度函数、毁伤分布概率计算函数以及多碎片对目标毁伤概率分布变化特性，给出仿真计算结果和目标毁伤的场景三维动态，初步形成了目标毁伤效能评估方法规范。通过原理样机试验和仿真计算，完成了计划书计划的研究内容，本项目的研究在理论和关键技术上的突破对弹丸引信研制与发展具有重要的理论意义和实用价值，具有广泛应用前景。