CN103134382B - 一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及火炮射速测试技术，具体是一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法。本发明解决了现有火炮射速测试方法测试射速上限低、无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况、以及无法测试火炮随动状态射击时的射速的问题。一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：1）采集火炮多发射击时的炮口脉冲噪声曲线；2）采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解；3）对选择的某一层高频信号进行阈值处理；4）在经过阈值处理后的某一层高频信号中找出所有峰值点；5）找出所有弹序的时间点；6）计算出火炮射速。本发明适用于高射速火炮的测试，尤其适用于高射速火炮的非平稳射击测试。

Description

一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法
技术领域
本发明涉及火炮射速测试技术，具体是一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法。
背景技术
火炮射速的大小影响火炮射击密集度，关系着对敌毁伤的命中概率，是自动武器性能检测的重要指标之一。在现有技术条件下，火炮射速测试方法主要包括钢丝测速法、炮口焰法、光电靶测速法、记录击发信号法等。钢丝测速法属于接触式测试方法，其原理是：通过夹具将钢丝测速仪安装在火炮自动机构上，通过钢丝测速仪测试火炮自动机构的速度、位移曲线，然后经处理得到火炮射速。钢丝测速法的问题在于：钢丝测速仪的安装难度大，且钢丝测速仪一经安装在火炮自动机构上，便会增加火炮自动机构的重量。因此，钢丝测速法不仅测试射速上限低，而且无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况，其不适用于高射速火炮的测试。炮口焰法属于非接触式测试方法，其原理是：利用火炮射击过程中炮口火焰出现的频率与射击频率一致的特点，通过采集炮口火焰序列图像信号并从中提取火炮射速或者直接通过感光器件产生的脉冲信号来计算火炮射速。炮口焰法的问题在于：测试射速上限低，因此，炮口焰法同样不适用于高射速火炮的测试。光电靶测速法的原理是：通过记录弹丸穿过光幕靶时的弹序和时间来获取火炮射速。光电靶测速法虽然测试射速上限高，但其问题在于：无法测试火炮随动状态射击时的射速。记录击发信号法的原理是：通过采集火炮自动机构的电击发信号来计算火炮射速。记录击发信号法虽然测试射速上限高，但其问题在于：无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况。综上所述，现有火炮射速测试方法由于自身原理所限，存在测试射速上限低、无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况、以及无法测试火炮随动状态射击时的射速的问题。基于此，有必要发明一种全新的火炮射速测试方法，以解决现有火炮射速测试方法存在的上述问题。
发明内容
本发明为了解决现有火炮射速测试方法测试射速上限低、无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况、以及无法测试火炮随动状态射击时的射速的问题，提供了一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：1）将噪声传感器放置于火炮的炮口附近，并在量程允许范围内保证噪声传感器尽量靠近火炮的炮口，同时保证噪声传感器的高度低于火炮的炮口高度；然后通过噪声传感器采集火炮多发射击时的炮口脉冲噪声曲线；2）采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到若干层高频信号；然后分析各层高频信号，并选择某一层高频信号作为突变信号检测依据；3）对选择的某一层高频信号进行阈值处理，以此将小于阈值的某一层高频信号置零，实现去除较小的突变信号；4）在经过阈值处理后的某一层高频信号中找出所有峰值点，以此得到所有突变点；5）在找出的所有峰值点中选择第一个峰值点作为起始点，并比较后一个峰值点与第一个峰值点的时间差；如果时间差小于给定值，则继续比较下一个峰值点与第一个峰值点的时间差；当某个峰值点与第一个峰值点的时间差大于给定值时，找出位于当前被比较峰值点前一个峰值点与第一个峰值点之间的最大峰值点，并将找出的最大峰值点记作第一弹序的时间点；然后将当前被比较峰值点作为起始点，依此类推，直至找出所有弹序的时间点；6）根据所有弹序的时间点求取各相邻弹序的时间间隔，并根据各相邻弹序的时间间隔找出火炮射击平稳段的射击弹数和射击时间，然后根据射击弹数和射击时间计算出火炮射速。
所述步骤1）中，噪声传感器的指标为：上升时间不长于18μs，高频上限不低于70kHz（±2dB），线性动态范围不低于172dB，采样率不低于1MHz。
所述步骤2）中，采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到四层高频信号。
所述步骤5）中，所述给定值是根据火炮理论射速确定的。
本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法利用炮口脉冲噪声变化的频率与射击频率一致的特点，通过采集火炮多发射击时的炮口脉冲噪声曲线并计算得出火炮射速。与现有火炮射速测试方法相比，本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法具有如下优点：与钢丝测速法和炮口焰法相比，本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法的测试射速上限更高。与钢丝测速法和记录击发信号法相比，本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法能够测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况。与光电靶测速法相比，本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法能够测试火炮随动状态射击时的射速。综上所述，本发明所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法有效解决了现有火炮射速测试方法测试射速上限低、无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况、以及无法测试火炮随动状态射击时的射速的问题。
本发明有效解决了现有火炮射速测试方法测试射速上限低、无法测试火炮已击发而弹丸未能发射出去的情况、以及无法测试火炮随动状态射击时的射速的问题，其不仅能够测试火炮射速，而且能够测试火炮瞬时射速和射击故障时间点，适用于高射速火炮的测试，尤其适用于高射速火炮的非平稳射击测试。
附图说明
图1是本发明的步骤1）中炮口脉冲噪声曲线的示意图。
图2是本发明的步骤2）中得到的各层高频信号的示意图。
图3是本发明的步骤4）中经过阈值处理后的某一层高频信号的示意图。
图4是本发明的步骤5）中所有弹序的时间点在经过阈值处理后的某一层高频信号中定位的示意图。
图5是本发明的步骤5）中所有弹序的时间点在炮口脉冲噪声曲线中定位的示意图。
图6是本发明的步骤6）中各相邻弹序的时间间隔的示意图。
具体实施方式
一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，该方法是采用如下步骤实现的：
1）将噪声传感器放置于火炮的炮口附近，并在量程允许范围内保证噪声传感器尽量靠近火炮的炮口，同时保证噪声传感器的高度低于火炮的炮口高度；然后通过噪声传感器采集火炮多发射击时的炮口脉冲噪声曲线；
2）采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到若干层高频信号；然后分析各层高频信号，并选择某一层高频信号作为突变信号检测依据；
3）对选择的某一层高频信号进行阈值处理，以此将小于阈值的某一层高频信号置零，实现去除较小的突变信号； 
4）在经过阈值处理后的某一层高频信号中找出所有峰值点，以此得到所有突变点；
5）在找出的所有峰值点中选择第一个峰值点作为起始点，并比较后一个峰值点与第一个峰值点的时间差；如果时间差小于给定值，则继续比较下一个峰值点与第一个峰值点的时间差；当某个峰值点与第一个峰值点的时间差大于给定值时，找出位于当前被比较峰值点前一个峰值点与第一个峰值点之间的最大峰值点，并将找出的最大峰值点记作第一弹序的时间点；然后将当前被比较峰值点作为起始点，依此类推，直至找出所有弹序的时间点；
6）根据所有弹序的时间点求取各相邻弹序的时间间隔，并根据各相邻弹序的时间间隔找出火炮射击平稳段的射击弹数和射击时间，然后根据射击弹数和射击时间计算出火炮射速。
所述步骤1）中，噪声传感器的指标为：上升时间不长于18μs，高频上限不低于70kHz（±2dB），线性动态范围不低于172dB，采样率不低于1MHz。
所述步骤2）中，采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到四层高频信号。
所述步骤5）中，所述给定值是根据火炮理论射速确定的。

Claims (4)

1.一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：
1）将噪声传感器放置于火炮的炮口附近，并在量程允许范围内保证噪声传感器尽量靠近火炮的炮口，同时保证噪声传感器的高度低于火炮的炮口高度；然后通过噪声传感器采集火炮多发射击时的炮口脉冲噪声曲线；
2）采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到若干层高频信号；然后分析各层高频信号，并选择某一层高频信号作为突变信号检测依据；
3）对选择的某一层高频信号进行阈值处理，以此将小于阈值的某一层高频信号置零，实现去除较小的突变信号； 
4）在经过阈值处理后的某一层高频信号中找出所有峰值点，以此得到所有突变点；
5）在找出的所有峰值点中选择第一个峰值点作为起始点，并比较后一个峰值点与第一个峰值点的时间差；如果时间差小于给定值，则继续比较下一个峰值点与第一个峰值点的时间差；当某个峰值点与第一个峰值点的时间差大于给定值时，找出位于当前被比较峰值点前一个峰值点与第一个峰值点之间的最大峰值点，并将找出的最大峰值点记作第一弹序的时间点；然后将当前被比较峰值点作为起始点，依此类推，直至找出所有弹序的时间点；
6）根据所有弹序的时间点求取各相邻弹序的时间间隔，并根据各相邻弹序的时间间隔找出火炮射击平稳段的射击弹数和射击时间，然后根据射击弹数和射击时间计算出火炮射速。
2.根据权利要求1所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，其特征在于：所述步骤1）中，噪声传感器的指标为：上升时间不长于18μs，高频上限不低于70kHz，线性动态范围不低于172dB，采样率不低于1MHz。
3.根据权利要求1所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，其特征在于：所述步骤2）中，采用Haar小波对炮口脉冲噪声曲线进行分解，以此得到四层高频信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于炮口脉冲噪声的火炮射速测试方法，其特征在于：所述步骤5）中，所述给定值是根据火炮理论射速确定的。
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