CN109490570A - 一种破片群速度测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种破片群速度测试装置和方法，其包括第一框架和第二框架，在第一框架和第二框架之间设置第三框架，在第一框架内形成第一测试靶面，在第二框架内形成第二测试靶面，在第三框架内形成第三测试靶面；其中，第一框架和第二框架相互平行并且都与水平面垂直布置，在第一框架内和第二框架内还设有分布式薄膜传感器。本发明具有测试精度高、分布式薄膜传感器可自动更换、既可测试不同时到达破片速度又可识别同时到达破片等特点。

Description

一种破片群速度测试装置和方法

技术领域

本发明涉及光电测试领域，特别涉及一种破片群速度测试装置和方法。

背景技术

破片是预制破片战斗部的两大杀伤手段之一，而破片速度是评价其威力场的重要依据，是改进战斗部毁伤能力的基础信息，因此需要对破片速度进行测试。对于弹丸或者破片等高速飞行目标的速度测试方法包括：多普勒测速法、高速摄影法、区截测速法等。但是，现有的多普勒测速雷达均是针对弹道可预测弹丸的速度测量，对于破片战斗部来说，由于静爆后产生的破片数量多，飞散方向随机，无法预测破片飞行方向与无线电波之间的夹角，不能高精度的获得破片的实际速度；虽然高速摄影法可以对破片速度进行测试，但其本身存在的不足仍不可忽略：由于破片飞行速度较高，个体较小，因此对高速摄影设备的分辨率和帧频要求较高，实验成本高；现场校准困难，导致测试存在较大误差；战斗部爆炸产生有效破片的同时，还会产生弹体杂质等无效破片对高速摄影造成干扰，识别较为困难。区截测试法由于其测试数据直观、可靠，操作简便等特点在靶场测试领域应用较广，但对于破片速度测试中，对于两个测试靶面间所得破片着靶坐标对应关系却难以区分。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高精度、多破片同时到达时依然正常使用的破片群速度测试装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种破片群速度测试装置，其包括第一框架和第二框架，在第一框架和第二框架之间设置第三框架，在第一框架内形成第一测试靶面，在第二框架内形成第二测试靶面，在第三框架内形成第三测试靶面；其中，第一框架和第二框架相互平行并且都与水平面垂直布置，在第一框架内和第二框架内还设有分布式薄膜传感器。

在一些实施例中，第一框架为矩形框架，其包括依次相接的第一边框、第二边框、第三边框和第一固定框，第一边框与水平面平行，其两端分别与第二边框和第三边框连接，第二边框和第三边框的下部通过第一固定框连接，在第二边框和第三边框的外侧分别设有第一转轴装置和第二转轴装置，在第一转轴装置和第二转轴装置的内部设有转轴，在第二边框和第一转轴装置以及第三边框和第二转轴装置之间均设有限位轮，在第一转轴装置的底部连接有电机盒，其内部设有步进电机，步进电机与第一转轴装置中的转轴相连接。

在一些实施例中，第一框架还包括第一连接杆，其位于第一固定框的下方并且与第一固定框相互平行布置，第一连接杆的两端分别与第一转轴装置和第二转轴装置相连接，在第一连接杆上设有线激光器，其通过激光器支架固定在第一连接杆上。

在一些实施例中，第二框架为矩形框架，其包括依此相接的第四边框、第五边框、第六边框和第二固定框，第四边框与水平面平行，其两端分别与第五边框和第六边框连接，第五边框和第六边框的下部通过第二固定框连接；在第五边框和第六边框的外侧分别设有第三转轴装置和第四转轴装置，在第三转轴装置和第四转轴装置的内部设有转轴，在第五边框和第三转轴装置以及第六边框和第四转轴装置之间均设有限位轮；在第三转轴装置的底部连接有电机盒，其内部设有步进电机，步进电机与第三转轴装置中的转轴相连接。

在一些实施例中，第二框架还包括第二连接杆，其位于第二固定框的下方并且与第二固定框相互平行布置，第二连接杆的两端分别与第三转轴装置和第四转轴装置相连接，在第四边框上设有光电探测器，其与第一连接杆上的线激光器相对应。

在一些实施例中，第三框架的一侧与第一框架的第一连接杆相连接，另一端与第二框架的第四边框相连接，在第三框架上还设有光电探测器，其与第一连接杆上的线激光器相对应。

在一些实施例中，，在第二边框、第三边框和第一固定框上以及第五边框、第六边框和第二固定框上都设有触点条，在第二边框和第三边框之间以及第五边框和第六边框之间都设有分布式薄膜传感器，分布式薄膜传感器的一端与第一转轴装置或者第三转轴装置相连接，另一端与第二转轴装置或者第四转轴装置相连接。

在一些实施例中，在分布式薄膜传感器上形成顺序排列的探测方格单元，每个探测方格单元的中心处的厚度小于相邻探测方格单元的间隙处的厚度；每个探测方格单元的两侧都喷涂有导体层，分别作为探测方格单元的上、下极板，其中，分布式薄膜传感器的输出端子通过触点条与第二边框和第三边框以及第五边框和第六边框固定连接，并通过触点条以触点的形式作为信号输出端。

为了实现上述目的，本发明还通过一种分布式薄膜传感器破片群速度测试方法，其采用上述任一项的测试装置，包括以下步骤：

(1)在预定测试位置的弹道上，将破片群速度测试装置布置在距破片战斗部炸点一定距离处，将第一框架和第二框架面向炸点方向布置，使得第一框架、第二框架和第三框架分别独立定位，并记录布靶数据；

(2)当M枚破片依次穿过破片群速度测试装置时，通过在第一测试靶面和第二测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标范围，通过在第三测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标；当N个破片同时在第一测试靶面和第二测试靶面着靶时，第一测试靶面和第二测试靶面得到大于N个目标着靶坐标范围，此时破片在第三测试靶面不同时着靶，定位得到N个目标着靶坐标；当N个破片同时着靶情况发生在第三测试靶面，定位得到大于N个目标着靶坐标，则破片在第一、二测试靶面不同时着靶，得到N个目标着靶坐标范围；

(3)以第三测试靶面所得坐标向第一测试靶面和第二测试靶面进行投影预测，判断投影位置是否在第一测试靶面和第二测试靶面所得破片着靶坐标范围，以排除假目标，并以投影点坐标为破片着靶坐标，以第一测试靶面和第二测试靶面对应的着靶时间为破片着靶时间，第三测试靶面上同一个坐标点分别向第一、第二测试靶面投影得到的投影点为匹配点；

(4)计算匹配对应点间距离与着靶时间并得到破片飞行速度；

(5)测试完毕后触动开关启动步进电机，更换分布式薄膜传感器，以待下一组破片速度测试。

在一些实施例中，还包括：

(1)当一个破片击中分布式薄膜传感器时，对应位置的两个触点输出信号，两个触点所处横纵线路交点即为破片着靶点，纵向触点设为X＝x_i，横向触点设为Y＝y_j，则破片着靶点坐标为：

(X,Y)＝(x_i,y_j)

由于一个触点对应的线路有一定宽度，设此宽度为d，则确定破片着靶坐标范围：

由此也可确定定位最大误差为

(2)破片穿过第三测试靶面时，分别遮挡两个激光光束，对应投影位置的光电探测器产生信号，求解两条光束之间交点确定破片着靶坐标，设两个激光器位置为(a,0)和(L-a,0)，L是第二边框和第三边框之间或者第五边框和第六边框之间的距离，破片依次到达时由于时间上的差别，可以按单目标处理，设输出信号的光电探测器位置分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，单破片着靶坐标计算公式如下：

(3)为了得到破片群速度，需要得到第一测试靶面和第二测试靶面坐标对应关系，从而计算破片在装置中的飞行距离和飞行时间，记录布靶参数与炸点位置，设炸点坐标为p(x_p,y_p,z_p)，第一测试靶面表示为第二测试靶面表示为第三测试靶面表示为K是炸点与第一测试靶面之间的距离，R是第一测试靶面和第二测试靶面之间的距离，设第三测试靶面上任意一点M＝(x_m,y_m,z_m)，炸点p＝(0,y_p,z_p)，为了清楚描述破片坐标点投影过程，设炸点与测试靶面上的点的连线与其在xoz平面投影的夹角为直线俯仰角α，x轴为破片飞行正方向，则直线在xoy平面的投影与x轴夹角即为偏航角β，弹道线的方向向量为(m,n,l)＝(cosα*sinβ,sinα,cosα*cosβ)，则：

第三测试靶面向第一测试靶面投影预测结果为：

第三测试靶面向第二测试靶面投影预测结果为：

(4)当有N枚破片同时着靶时，N枚破片在光电探测器阵列的投影有2N个，投影点分别与激光器连线，最多可交汇出N×N个交点，将每个投影点坐标对分别带入单破片着靶坐标计算公式，即可得到每个交点的坐标，这些交点中包含真目标，也存在假目标；

为了剔除同时着靶破片假目标，并实现第二测试靶面所得着靶坐标匹配对应关系，将第三测试靶面向第一测试靶面和第二测试靶面投影点坐标带入片着靶坐标范围，可得到第一测试靶面同时着靶破片判别算法：

第二测试靶面同时着靶破片判别算法：

以上两判别算法成立则可判定此投影点坐标为真实破片着靶点。若投影点坐标皆来源于同一第三测试靶面着靶坐标M＝(x_m,y_m,z_m)，则可判定和为匹配对应的点。

设破片穿过前区截面的时间为t_A，对应破片着靶坐标为(K,y_A,z_A)，穿过第三测试靶面的时间为t_B，对应破片着靶坐标为(K+R,y_B,z_B)，即可得到破片在两个测试靶面间的平均速度：

其中：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有测试精度高、分布式薄膜传感器可自动更换、既可测试不同时到达破片速度又可识别同时到达破片等特点；破片群速度测试方法特点为先预定位，后进行投影确定破片着靶点间匹配对应关系进行准确定位，可以得到高精度的破片群速度测试结果。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明的实施例的破片群速度测试装置的布置示意图；

图2为本发明的实施例的破片群速度测试装置中第一框架的结构示意图；

图3为本发明的实施例的破片群速度测试装置中第二框架的结构示意图；

图4为本发明的实施例的破片群速度测试装置中分布式薄膜传感器的布置示意图；

图5为本发明的实施例的破片群速度测试装置的俯视图；

图6为本发明的实施例的破片群速度测试方法的示意图；

图7为本发明的实施例的破片群速度测试方法的示意图；

图8为本发明的实施例的破片群速度测试方法的示意图。

附图标记：

1-第一边框；2-第二边框；3-第三边框；4-第一转轴装置；5-第二转轴装置；6-第一固定框；7-激光器支架；8-第一连接杆；9-水平仪；10-电机盒；11-第四边框；12-第五边框；13-第六边框；14-第三转轴装置；15-第四转轴装置；16-第二固定框；17-第二连接杆；18-线激光器；19-步进电机；20-触点条；21-转轴；22-第一框架；23-第二框架；24-第三框架；25-开关；26-狭缝通道；27-限位轮；28-薄膜传感器。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

下面将以具体实施例的方式详细介绍本发明的技术方案，本实施例涉及一种破片群速度测试装置，其沿着破片飞散方向并且距离战斗部炸点一定距离处布置，其具体结构如图1所示，该破片群速度测试装置包括第一框架22和第二框架23，在第一框架22和第二框架23之间设置第三框架24，第一框架22、第二框架23和第三框架24相互独立设置，在第一框架22内形成第一测试靶面，在第二框架23内形成第二测试靶面，在第三框架24内形成第三测试靶面；其中，第一框架22和第二框架23相互平行并且都与水平面垂直布置，第一框架22和第二框架23之间的距离为预先设定的定值；优选地，第一框架22和第二框架23为矩形框架并且尺寸相同；第一框架22和第二框架23在破片飞散方向彼此独立定位，破片在飞行时依此穿过第一框架22、第三框架24和第二框架23并分别在第一框架22、第三框架24和第二框架23上形成着点坐标，这样通过破片分别在第一框架22、第三框架24和第二框架23上的着点坐标获取破片的飞行距离，进一步结合破片的飞行时间以得到破片群的速度。

继续参照图1所示，第一框架22包括第一边框1、第二边框2、第三边框3和第一固定框6，其中，第一边框1、第二边框2、第三边框3和第一固定框6依此相接拼接成矩形框架，其中，第一边框1与水平面平行，其两端分别与第二边框2和第三边框3连接，第二边框2和第三边框3相互平行，第二边框2和第三边框3的下部通过第一固定框6连接使得第一边框1和第一固定框6相互平行。

参照图2所示，在第一框架22的第二边框2、第三边框3和第一固定框6上设有触点条20，在第二边框2和第三边框3的外侧分别设有第一转轴装置4和第二转轴装置5，在第一转轴装置4和第二转轴装置5的内部设有转轴21，在第二边框2和第一转轴装置4以及第三边框3和第二转轴装置5之间均设有限位轮27，位于第二边框2和第一转轴装置4以及第三边框3和第二转轴装置5之间的两个限位轮27相互配合以使得确定一个平面；在第一转轴装置4的底部连接有电机盒10，其内部设有步进电机19，步进电机19通过设置在第一框架22上的开关25控制并与第一转轴装置4中的转轴21相连接，其配置为驱动第一转轴装置4中转轴21的转动。

第一框架22还包括第一连接杆8，其位于第一固定框6的下方并且与第一固定框6相互平行布置，进一步地，其两端分别与第一转轴装置4和第二转轴装置5相连接。在第一框架22的第一连接杆8上设有线激光器18，其通过激光器支架7固定在第一连接杆8上，配置为发射激光束形成测试靶面；作为优选，在第一连接杆8上设有两个线激光器18，分别位于第一连接杆8的两端，每个线激光器18的激光光束都对准第二框架22的第四边框11和第三框架24。此外，在第一连接杆8上还设有水平仪9，其配置为显示第一框架22的水平度。

第二框架23包括第四边框11、第五边框12、第六边框13和第二固定框16，其中，第四边框11、第五边框12、第六边框13和第二固定框16依此首尾相接拼接成矩形框架，其中，第四边框11与水平面平行，其两端分别与第五边框12和第六边框13连接，第五边框12和第六边框13相互平行，第五边框12和第六边框13的下部通过第二固定框16连接使得第四边框11和第二固定框16相互平行。

参照图3所示，在第二框架23的第五边框12、第六边框13和第二固定框16上设有触点条20，在第五边框12和第六边框13的外侧分别设有第三转轴装置14和第四转轴装置15，在第三转轴装置14和第四转轴装置15的内部设有转轴21，在第五边框12和第三转轴装置14以及第六边框13和第四转轴装置15之间均设有限位轮27，位于第五边框12和第三转轴装置14以及第六边框13和第四转轴装置15之间的两个限位轮27相互配合以使得确定一个平面；在第三转轴装置14的底部连接有电机盒10，其内部设有步进电机19，步进电机19通过设置在第二框架23上的开关25控制并与第三转轴装置14中的转轴21相连接，其配置为驱动第三转轴装置14中转轴21的转动。

第二框架23还包括第二连接杆17，其位于第二固定框16的下方并且与第二固定框16相互平行布置，进一步地，其两端分别与第三转轴装置14和第四转轴装置15相连接。在第二连接杆17上设有水平仪9，其配置为显示第二框架23的水平度。在第二框架23的第四边框11上设有紧密排列的光电探测器，其与第一框架22的第一连接杆8上的线激光器18相对应。此外，在第二连接杆17上还设有水平仪9，其配置为显示第二框架23的水平度。

如上所述，在第一框架22和第二框架23之间设置第三框架24，具体地，位于第一框架22和第二框架23之间的第三框架24的一侧与第一框架22的第一连接杆8相连接，另一端与第二框架23的第四边框11相连接。在第三框架24上还设有光电探测器，其同样与第一框架22的第一连接杆8上的线激光器18相对应。

在第一框架22的第二边框2和第三边框3之间设有分布式薄膜传感器28，分布式薄膜传感器28配置为检测破片穿过测试靶面的参数，其中，在第一框架22中，分布式薄膜传感器28的一端与第二边框2中的第一转轴装置4相连接，另一端与第三边框3中的第二转轴装置5相连接；在第二框架23中，分布式薄膜传感器28的一端与第五边框12中的第三转轴装置14相连接，另一端与第六边框13中的第四转轴装置15相连接。其中，分布式薄膜传感器28呈长方形并且可以卷曲弯折，并且采用塑料材质制成；在分布式薄膜传感器28上形成顺序排列的探测方格单元，每个探测方格单元的中心处的厚度小于相邻探测方格单元的间隙处的厚度；每个探测方格单元的两侧都喷涂有导体层，分别作为探测方格单元的上、下极板。

在进行测试准备时，由于第一框架22和第二框架23内分布式薄膜传感器28的运行相同，以第一框架22为例，通过开关25控制电机盒10中步进电机19启动，步进电机19带动第一转轴装置4中的转轴21转动，使得废弃的分布式薄膜传感器28通过第二边框2上的狭缝通道26卷入到第一转轴装置4中，位于第二转轴装置5中的全新的分布式薄膜传感器28被从第三边框2中的狭缝通道26中带出进行自动更换，其中，在薄膜传感器28的自动更换过程中，两个限位轮27确定一个平面，使得薄膜传感器28在到达指定测试位置时保证平衡性。

如图4所示，图4示出了本实施例的破片群速度测试装置中分布式薄膜传感器中触点结构的示意图，其中，如上所述，在第一框架22的第二边框2和第三边框3的内侧以及第二框架23的第五边框12和第六边框13的内侧都设有触点条20，分布式薄膜传感器28的输出端子通过触点条20与第二边框2和第三边框3以及第五边框12和第六边框13固定连接，并通过触点条20以触点的形式作为信号输出端。

具体地，分布式薄膜传感器28的输出端子的触点凸起，触点条20上的对应触点凹陷，当启动电机盒10中步进电机19使得分布式薄膜传感器28在第二边框2和第三边框3之间移动时，当分布式薄膜传感器28的输出端子的触点与触点条20上的触点完全吻合对应时，确认分布薄膜传感器28布置到位，此时停止步进电机19的运行，准备进行破片群速度测试。当测试结束后，再次通过开关25启动步进电机19，直到下一次触点完全吻合对应。

同样地，在第二框架23的第五边框12和第六边框13之间设有分布式薄膜传感器28，其结构、连接方式等与第一框架22内的分布式薄膜传感器28完全一致，在此不再赘述。

采用本实施例上述描述的破片群速度测试装置，能够对破片群的速度进行测试，其测试原理如下：

由于爆炸使得在炸点处形成的破片群向本实施例涉及的破片群速度测试装置的方向飞行，其中，在不同时刻到达第一框架22上的第一测试靶面和第二框架23上的第二测试靶面的破片，根据破片着靶的先后顺序确定对应破片序号；对于同时到达第一框架22上的第一测试靶面和第二框架23上的第二测试靶面的破片，结合第一测试靶面和第二测试靶面上的着靶坐标，以及在第三框架24上的第三测试靶面上的着靶坐标投影点，可以确定前后两个测试面上来源于同一破片的着靶坐标。

当破片穿过第一测试靶面和第二测试靶面时，对应的第一测试靶面和第二测试靶面通过输出信号的触点位置定位破片着靶坐标的位置范围，当破片穿过第三测试靶面时，通过双线激光交汇定位原理得到破片着靶坐标；由于破片群中破片数量多，并且包含同时着靶情况，单面直接定位得到的破片着靶坐标中包含真目标和假目标，通过第三测试靶面上着靶点坐标结合炸点位置和布靶参数，向前后两个测试面上投影，若投影点坐标处于第一测试靶面或第二测试靶面所得破片着靶坐标位置范围内，则以此投影点为真实着靶坐标；若第一测试靶面和第二测试靶面的着靶坐标皆为同第三测试靶面上的坐标点的投影点，则认为是对应坐标点，实现第一测试靶面和第二测试靶面的匹配对应。

基于上述测试原理，参照图5-8，本发明实施例还提供一种分布式薄膜传感器破片群速度测试方法，具体包括以下步骤：

(1)在预定测试位置的弹道上，将破片群速度测试装置布置在距破片战斗部炸点一定距离处，将第一框架22和第二框架23面向炸点方向布置，使得第一框架22、第二框架23和第三框架24分别独立定位，并记录布靶数据；

(2)当M枚破片依次穿过破片群速度测试装置时，通过在第一测试靶面和第二测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标范围，通过在第三测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标；当N个破片同时在第一测试靶面和第二测试靶面着靶时，第一测试靶面和第二测试靶面得到大于N个目标着靶坐标范围，此时破片在第三测试靶面不同时着靶，定位得到N个目标着靶坐标；当N个破片同时着靶情况发生在第三测试靶面，定位得到大于N个目标着靶坐标，则破片在第一、二测试靶面不同时着靶，得到N个目标着靶坐标范围；

(3)以第三测试靶面所得坐标向第一测试靶面和第二测试靶面进行投影预测，判断投影位置是否在第一测试靶面和第二测试靶面所得破片着靶坐标范围，以排除假目标，并以投影点坐标为破片着靶坐标，以第一测试靶面和第二测试靶面对应的着靶时间为破片着靶时间，第三测试靶面上同一个坐标点分别向第一、第二测试靶面投影得到的投影点为匹配点；

(4)计算匹配对应点间距离与着靶时间并得到破片飞行速度；

(5)测试完毕后触动开关25启动步进电机19，更换分布式薄膜传感器28，以待下一组破片速度测试。

上述分布式薄膜传感器破片群速度测试方法所采用的具体计算方法包括：

(1)当一个破片击中分布式薄膜传感器28时，对应位置的两个触点输出信号，两个触点所处横纵线路交点即为破片着靶点，纵向触点设为X＝x_i，横向触点设为Y＝y_j，则破片着靶点坐标为：

(X,Y)＝(x_i,y_j)

由于一个触点对应的线路有一定宽度，设此宽度为d，则确定破片着靶坐标范围：

由此也可确定定位最大误差为

(2)破片穿过第三测试靶面时，分别遮挡两个激光光束，对应投影位置的光电探测器产生信号，求解两条光束之间交点确定破片着靶坐标，设两个激光器位置为(a,0)和(L-a,0)，其中，L是第二边框2和第三边框3之间或者第五边框12和第六边框13之间的距离，破片依次到达时由于时间上的差别，可以按单目标处理，设输出信号的光电探测器位置分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，单破片着靶坐标计算公式如下：

(3)为了得到破片群速度，需要得到第一测试靶面和第二测试靶面坐标对应关系，从而计算破片在装置中的飞行距离和飞行时间，记录布靶参数与炸点位置，设炸点坐标为p(x_p,y_p,z_p)，第一测试靶面表示为第二测试靶面表示为第三测试靶面表示为其中，K是炸点与第一测试靶面之间的距离，也就是炸点与第一框架22之间的距离，R是第一测试靶面和第二测试靶面之间的距离，也就是第一框架22和第二框架23之间的距离，设第三测试靶面上任意一点M＝(x_m,y_m,z_m)，炸点p＝(0,y_p,z_p)，为了清楚描述破片坐标点投影过程，设炸点与测试靶面上的点的连线与其在xoz平面投影的夹角为直线俯仰角α，x轴为破片飞行正方向，则直线在xoy平面的投影与x轴夹角即为偏航角β，弹道线的方向向量为(m,n,l)＝(cosα*sinβ,sinα,cosα*cosβ)，则：

第三测试靶面向第一测试靶面投影预测结果为：

第三测试靶面向第二测试靶面投影预测结果为：

(4)当有N枚破片同时着靶时，N枚破片在光电探测器阵列的投影有2N个，投影点分别与激光器连线，最多可交汇出N×N个交点，将每个投影点坐标对分别带入单破片着靶坐标计算公式，即可得到每个交点的坐标，这些交点中包含真目标，也存在假目标；

为了剔除同时着靶破片假目标，并实现第二测试靶面所得着靶坐标匹配对应关系，将第三测试靶面向第一测试靶面和第二测试靶面投影点坐标带入片着靶坐标范围，可得到第一测试靶面同时着靶破片判别算法：

第二测试靶面同时着靶破片判别算法：

以上两判别算法成立则可判定此投影点坐标为真实破片着靶点。若投影点坐标皆来源于同一第三测试靶面着靶坐标M＝(x_m,y_m,z_m)，则可判定和为匹配对应的点。

设破片穿过第一测试靶面的时间为t_A，对应破片着靶坐标为(K,y_A,z_A)，穿过第二测试靶面的时间为t_B，对应破片着靶坐标为(K+R,y_B,z_B)，即可得到破片在两个测试靶面间的平均速度：

其中：

为了更直观的介绍本实施例，如图5所示，给出了测试面相对位置情况，其中平面ABCO为第一测试靶面，平面DECO为第三测试靶面，平面DEFG为第二测试靶面，据此位置关系构建如图6所示空间直角坐标系，第一测试靶面与第二测试靶面垂直于x轴且平行于yoz平面，在破片飞行轨迹上，已知炸点位置和布靶参数，并求得第一测试靶面定位结果、第三测试靶面定位结果和第二测试靶面定位结果，根据投影预测法确定第一测试靶面着靶坐标与第二测试靶面着靶坐标对应关系，最后根据定位坐标计算破片飞行距离，根据对应的破片着靶时刻确定破片飞行时间，即可利用破片速度公式解算得到破片飞行速度。

此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种破片群速度测试装置，其包括第一框架和第二框架，在所述第一框架和所述第二框架之间设置第三框架，在所述第一框架内形成第一测试靶面，在所述第二框架内形成第二测试靶面，在所述第三框架内形成第三测试靶面；其中，所述第一框架和所述第二框架相互平行并且都与水平面垂直布置，在所述第一框架内和所述第二框架内还设有分布式薄膜传感器。

2.根据权利要求1所述的破片群速度测试装置，其特征在于，所述第一框架为矩形框架，其包括依次相接的第一边框、第二边框、第三边框和第一固定框，所述第一边框与水平面平行，其两端分别与所述第二边框和所述第三边框连接，所述第二边框和所述第三边框的下部通过所述第一固定框连接，在所述第二边框和所述第三边框的外侧分别设有第一转轴装置和第二转轴装置，在所述第一转轴装置和所述第二转轴装置的内部设有转轴，在所述第二边框和所述第一转轴装置以及所述第三边框和所述第二转轴装置之间均设有限位轮，在所述第一转轴装置的底部连接有电机盒，其内部设有步进电机，所述步进电机与所述第一转轴装置中的所述转轴相连接。

3.根据权利要求2所述的破片群速度测试装置，其特征在于，所述第一框架还包括第一连接杆，其位于所述第一固定框的下方并且与所述第一固定框相互平行布置，所述第一连接杆的两端分别与所述第一转轴装置和所述第二转轴装置相连接，在所述第一连接杆上设有线激光器，其通过激光器支架固定在所述第一连接杆上。

4.根据权利要求3所述的破片群速度测试装置，其特征在于，所述第二框架为矩形框架，其包括依此相接的第四边框、第五边框、第六边框和第二固定框，所述第四边框与水平面平行，其两端分别与所述第五边框和所述第六边框连接，所述第五边框和所述第六边框的下部通过所述第二固定框连接；在所述第五边框和所述第六边框的外侧分别设有第三转轴装置和第四转轴装置，在所述第三转轴装置和所述第四转轴装置的内部设有转轴，在所述第五边框和所述第三转轴装置以及所述第六边框和所述第四转轴装置之间均设有限位轮；在所述第三转轴装置的底部连接有电机盒，其内部设有步进电机，所述步进电机与所述第三转轴装置中的所述转轴相连接。

5.根据权利要求4所述的破片群速度测试装置，其特征在于，所述第二框架还包括第二连接杆，其位于所述第二固定框的下方并且与所述第二固定框相互平行布置，所述第二连接杆的两端分别与所述第三转轴装置和所述第四转轴装置相连接，在所述第四边框上设有光电探测器，其与所述第一连接杆上的所述线激光器相对应。

6.根据权利要求5所述的破片群速度测试装置，其特征在于，所述第三框架的一侧与所述第一框架的所述第一连接杆相连接，另一端与所述第二框架的所述第四边框相连接，在所述第三框架上还设有光电探测器，其与所述第一连接杆上的所述线激光器相对应。

7.根据权利要求6所述的破片群速度测试装置，其特征在于，在所述第二边框、所述第三边框和所述第一固定框上以及所述第五边框、所述第六边框和所述第二固定框上都设有触点条，在所述第二边框和所述第三边框之间以及所述第五边框和所述第六边框之间都设有分布式薄膜传感器，所述分布式薄膜传感器的一端与所述第一转轴装置或者所述第三转轴装置相连接，另一端与所述第二转轴装置或者所述第四转轴装置相连接。

8.根据权利要求7所述的破片群速度测试装置，其特征在于，在所述分布式薄膜传感器上形成顺序排列的探测方格单元，每个所述探测方格单元的中心处的厚度小于相邻探测方格单元的间隙处的厚度；每个所述探测方格单元的两侧都喷涂有导体层，分别作为所述探测方格单元的上、下极板，其中，所述分布式薄膜传感器的输出端子通过所述触点条与所述第二边框和所述第三边框以及所述第五边框和所述第六边框固定连接，并通过所述触点条以触点的形式作为信号输出端。

9.一种破片群速度测试方法，其采用权利要求1-8中任一项所述的测试装置，包括以下步骤：

(1)在预定测试位置的弹道上，将破片群速度测试装置布置在距破片战斗部炸点一定距离处，将第一框架和第二框架面向炸点方向布置，使得第一框架、第二框架和第三框架分别独立定位，并记录布靶数据；

(2)当M枚破片依次穿过破片群速度测试装置时，通过在第一测试靶面和第二测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标范围，通过在第三测试靶面上定位得到M个目标着靶坐标；当N个破片同时在第一测试靶面和第二测试靶面着靶时，第一测试靶面和第二测试靶面得到大于N个目标着靶坐标范围，此时破片在第三测试靶面不同时着靶，定位得到N个目标着靶坐标；当N个破片同时着靶情况发生在第三测试靶面，定位得到大于N个目标着靶坐标，则破片在第一、二测试靶面不同时着靶，得到N个目标着靶坐标范围；

(3)以第三测试靶面所得坐标向第一测试靶面和第二测试靶面进行投影预测，判断投影位置是否在第一测试靶面和第二测试靶面所得破片着靶坐标范围，以排除假目标，并以投影点坐标为破片着靶坐标，以第一测试靶面和第二测试靶面对应的着靶时间为破片着靶时间，第三测试靶面上同一个坐标点分别向第一、第二测试靶面投影得到的投影点为匹配点；

(4)计算匹配对应点间距离与着靶时间并得到破片飞行速度；

(5)测试完毕后触动开关启动步进电机，更换分布式薄膜传感器，以待下一组破片速度测试。

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，还包括：

(1)当一个破片击中分布式薄膜传感器时，对应位置的两个触点输出信号，两个触点所处横纵线路交点即为破片着靶点，纵向触点设为X＝x_i，横向触点设为Y＝y_j，则破片着靶点坐标为：

(X,Y)＝(x_i,y_j)

由于一个触点对应的线路有一定宽度，设此宽度为d，则确定破片着靶坐标范围：

由此也可确定定位最大误差为

(2)破片穿过第三测试靶面时，分别遮挡两个激光光束，对应投影位置的光电探测器产生信号，求解两条光束之间交点确定破片着靶坐标，设两个激光器位置为(a,0)和(L-a,0)，L是第二边框和第三边框之间或者第五边框和第六边框之间的距离，破片依次到达时由于时间上的差别，可以按单目标处理，设输出信号的光电探测器位置分别为(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，单破片着靶坐标计算公式如下：

(3)为了得到破片群速度，需要得到第一测试靶面和第二测试靶面坐标对应关系，从而计算破片在装置中的飞行距离和飞行时间，记录布靶参数与炸点位置，设炸点坐标为p(x_p,y_p,z_p)，在第一测试靶面上表示为在第二测试靶面上表示为在第三测试靶面上表示为K是炸点与第一测试靶面之间的距离，R是第一测试靶面和第二测试靶面之间的距离，设第三测试靶面上任意一点坐标为M＝(x_m,y_m,z_m)，炸点坐标为p＝(0,y_p,z_p)，为了清楚描述破片坐标点投影过程，设炸点与测试靶面上的点的连线与其在xoz平面投影的夹角为直线俯仰角α，x轴为破片飞行正方向，则直线在xoy平面的投影与x轴夹角即为偏航角β，弹道线的方向向量为(m,n,l)＝(cosα*sinβ,sinα,cosα*cosβ)，则：

第三测试靶面向第一测试靶面投影预测结果为：

第三测试靶面向第二测试靶面投影预测结果为：

(4)当有N枚破片同时着靶时，N枚破片在光电探测器阵列的投影有2N个，投影点分别与激光器连线，最多可交汇出N×N个交点，将每个投影点坐标对分别带入单破片着靶坐标计算公式，即可得到每个交点的坐标，这些交点中包含真目标，也存在假目标；

为了剔除同时着靶破片假目标，并实现第二测试靶面所得着靶坐标匹配对应关系，将第三测试靶面向第一测试靶面和第二测试靶面投影点坐标带入破片着靶坐标范围，可得到第一测试靶面同时着靶破片判别算法：

第二测试靶面同时着靶破片判别算法：

以上两判别算法成立则可判定此投影点坐标为真实破片着靶点；若投影点坐标皆来源于同一第三测试靶面着靶坐标M＝(x_m,y_m,z_m)，则可判定和为匹配对应的点；

设破片穿过第一测试靶面的时间为t_A，对应破片着靶坐标为(K,y_A,z_A)，穿过第二测试靶面的时间为t_B，对应破片着靶坐标为(K+R,y_B,z_B)，即可得到破片在两个测试靶面的平均速度：

其中：