CN112179210B - 一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，首先得到弹丸命中目标时，弹丸的海面理论落水点在视频画面上的理论位置，并以目标在视频画面上的弧度α_m为度量单位，将弹丸在视频画面上的理论位置量化为视频画面上弹丸落水点与目标在水平方向上的距离N_水平和竖直方向上的距离N_高低；然后，获取弹丸真实打击目标时，弹丸的真实落水点在视频画面上的真实位置；最后，通过比对真实位置和理论位置之间的偏差，调整舰炮的水平角和高低角；由此可见，本发明能够估算弹丸命中目标使的理论落水位置，并通过对比理论落水位置和实战中炮弹的真实落水位置调节舰炮的发射角度，由此节约了弹丸的数量，提高了弹丸的命中率，还可为舰炮武器系统的精度验证提供依据。

Description

一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法

技术领域

本发明属于舰炮武器系统技术领域，尤其涉及一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法。

背景技术

舰炮武器系统在对海上目标射击时，需要多次校正弹目偏差才能命中目标。跟踪雷达具备测量水柱位置功能的舰炮武器系统在弹目偏差测量时靠跟踪雷达进行水柱位置测量，从而进行偏差修正命中目标。但是，对于很多小型舰船，由于成本和安装空间的限制，其舰炮武器系统无法配备具有测量水柱位置功能的跟踪雷达，因此弹目偏差全靠人眼观察，人眼观察误差大，浪费炮弹的数量，降低了命中率，因此，急需一种弹丸命中偏差修正方法，估算弹丸的落水位置，提高弹丸命中率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，能够节约弹丸数量，提高弹丸的命中率。

一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，采用光电跟踪仪捕获目标，并记录弹丸打击目标的过程，得到弹丸打击目标的视频，所述修正方法包括以下步骤：

S1：假设弹丸命中目标，计算视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平和竖直方向上的距离N_高低，具体包括以下步骤：

S11：获取光电跟踪仪到目标的连线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的夹角β；

S12：以视频画面下边界的中点为圆心、视频画面上的目标到所述圆心的距离为半径构建辅助圆，并获取目标在所述辅助圆上所占的弧度α_m；

S13：将夹角β与弧度α_m的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平；

S14：将目标到海平面的铅垂线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的交点记为S，并获取目标到交点S之间的距离MS；

S15：将距离MS与目标高度之间的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在竖直方向上的距离N_高低；

S2：向目标发射炮弹，得到弹丸真实打击目标的视频，获取视频画面上弹丸真实落水点与目标在水平方向上的距离

和竖直方向上的距离

S3：根据距离N_水平与距离

之间的差值调节舰炮的水平角，根据距离N_高低与距离

之间的差值调节舰炮的高低角，以修正舰炮弹丸的命中偏差。

进一步地，所述夹角β的获取方式为：

β＝arctan(PG,PM)-arctan(PG,PM+L)

其中，PG为舰炮与光电跟踪仪之间的距离，PM为舰炮与目标之间的距离，L为弹丸命中目标时弹丸的海面理论落水点与目标之间的距离，且有：

L＝VTcos(-θ)

其中，V为弹丸存速，T为弹丸的飞行时间，θ为弹丸的弹道倾角，H为目标的高度，g为重力加速度。

进一步地，舰炮的水平角的调节方法为：

获取距离N_水平与距离

之间的水平差值，将水平差值与弧度α_m的乘积作为水平调节角度，其中，若所述水平差值为正值，则以水平调节角度为增量来加大舰炮的水平角，若所述水平差值为负值，则以水平调节角度为减量来减小舰炮的水平角；

舰炮的高低角的调节方法为：

获取距离N_高低与距离

之间的竖直差值，将竖直差值与弧度α_m的乘积作为竖直调节角度，其中，若所述竖直差值为正值，则以竖直调节角度为增量来加大舰炮的高低角，若所述竖直差值为负值，则以竖直调节角度为减量来减小舰炮的高低角。

有益效果：

本发明提供一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，首先得到弹丸命中目标时，弹丸的海面理论落水点在视频画面上的理论位置，并以目标在视频画面上的弧度α_m为度量单位，将弹丸在视频画面上的理论位置量化为视频画面上弹丸落水点与目标在水平方向上的距离N_水平和竖直方向上的距离N_高低，也即视频画面上弹丸落水点与目标在水平方向上的距离为弧度α_m的N_水平倍，视频画面上弹丸落水点与目标在竖直方向上的距离为弧度α_m的N_高低倍；然后，获取弹丸真实打击目标时，弹丸的真实落水点在视频画面上的真实位置；最后，通过比对真实位置和理论位置之间的偏差，调整舰炮的水平角和高低角；由此可见，本发明能够估算弹丸命中目标使的理论落水位置，并通过对比理论落水位置和实战中炮弹的真实落水位置调节舰炮的发射角度，由此节约了弹丸的数量，提高了弹丸的命中率，还可为舰炮武器系统的精度验证提供依据。

附图说明

图1为本发明提供的一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法的流程图；

图2为本发明提供的光电跟踪仪和舰炮在舰船上的安装位置的俯视图；

图3为本发明提供的光电跟踪仪和舰炮在舰船上的安装位置的侧视图；

图4为本发明提供的基本位置方位俯视图；

图5为本发明提供的基本位置方位侧视图；

图6为本发明提供的视频画面上真实落水点和理论落水点的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，采用光电跟踪仪捕获目标，并记录弹丸打击目标的过程，得到弹丸打击目标的视频，且光电跟踪仪和舰炮在舰船上的安装位置如图2和图3所示。

需要说明的是，当弹丸命中目标时，光电视频中的弹丸水柱位置和目标位置并不重叠，因此，只要求得弹丸命中目标时，光电跟踪仪采集到的视频画面中弹丸落水点与目标的相对位置，就可以估算无论是否命中目标的任意弹丸偏差。所述修正方法具体包括以下步骤：

S1：假设弹丸命中目标，获取视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平和竖直方向上的距离N_高低，具体包括以下步骤：

S11：获取光电跟踪仪到目标的连线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的夹角β。

需要说明的是，如图4所示，当前目标在舰船的左舷，夹角β为当弹丸命中目标时，光电跟踪仪观察到的弹丸落水点角度。

下面介绍夹角β的获取方式，具体为：

β＝arctan(PG,PM)-arctan(PG,PM+L)

其中，PG为舰炮与光电跟踪仪之间的距离，PM为舰炮与目标之间的距离，且PM可由光电跟踪仪直接测量得到，L为弹丸命中目标时弹丸的海面理论落水点与目标之间的距离，且有：

L＝VTcos(-θ)

其中，V为弹丸存速，T为弹丸的飞行时间，θ为弹丸的弹道倾角，H为目标的高度，g为重力加速度。

也就是说，本发明可以由目标距离和目标高度从射表里查出弹丸的弹道倾角θ和弹丸存速V，则弹丸从M点到落水的运动轨迹可视为俯冲投弹，由俯冲投弹的真空弹道模型，得弹丸飞行时间T和飞行水平距离L，L为图4中的MW。

S12：以视频画面下边界的中点为圆心、视频画面上的目标到所述圆心的距离为半径构建辅助圆，并获取目标在所述辅助圆上所占的弧度α_m。

需要说明的是，弧度α_m的理论计算公式为：

α_m＝arctan(H,GM)

其中，GM为光电跟踪仪到目标之间的距离。

S13：将夹角β与弧度α_m的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平。

S14：将目标到海平面的铅垂线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的交点记为S，并获取目标到交点S之间的距离MS。

需要说明的是，如图5所示，距离MS的计算公式为：

MS＝MS₃-SS₃＝MS₃-WS₃×GS₁/WS₁

其中，MS₃为人工放置目标时已知的目标距离水平面的高度，GS₁为光电跟踪仪距离水平面的高度。

S15：将距离MS与目标高度之间的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在竖直方向上的距离N_高低。

S2：向目标发射炮弹，得到弹丸真实打击目标的视频，获取视频画面上弹丸真实落水点与目标在水平方向上的距离

和竖直方向上的距离

S3：根据距离N_水平与距离

之间的差值调节舰炮的水平角，根据距离N_高低与距离

之间的差值调节舰炮的高低角，以修正舰炮弹丸的命中偏差。

具体的，舰炮的水平角的调节方法为：

获取距离N_水平与距离

之间的水平差值，将水平差值与弧度α_m的乘积作为水平调节角度，其中，若所述水平差值为正值，则以水平调节角度为增量来加大舰炮的水平角，若所述水平差值为负值，则以水平调节角度为减量来减小舰炮的水平角。

例如，如图6所示，水平角以舰炮的正前方为0度，可向左沿水平方向转动90度，向右沿水平方向转动90度；同时，差值为正值，说明距离N_水平大于距离

若此时目标在舰船的左舷，则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的左边，则此时要增大舰炮的水平角，向左摆动一个水平调节角度，若此时目标在舰船的右舷，则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的右边，则此时也要增大舰炮的水平角，向右摆动一个水平调节角度；反之，差值为负值，说明距离N_水平小于距离

若此时目标在舰船的左舷，则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的右边，则此时要减小舰炮的水平角，向右摆动一个水平调节角度，若此时目标在舰船的右舷，则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的左边，则此时也要减小舰炮的水平角，向左摆动一个水平调节角度；若距离N_水平等于距离

则无需调节。

舰炮的高低角的调节方法为：

获取距离N_高低与距离

之间的竖直差值，将竖直差值与弧度α_m的乘积作为竖直调节角度，其中，若所述竖直差值为正值，则以竖直调节角度为增量来加大舰炮的高低角，若所述竖直差值为负值，则以竖直调节角度为减量来减小舰炮的高低角。

需要说明的是，由于目标的尺寸远小于目标距离光电跟踪仪的距离，因此，则目标在视频画面上可以等效为圆形，因此，虽然距离N_高低为距离MS与目标高度之间的比值，弧度α_m度量的是目标在视频画面上水平方向的宽度，由于目标竖直方向上的高度也相当于水平方向上的宽度，则弧度α_m也可以度量目标在视频画面上竖直方向的高度。

例如，如图6所示，高低角以舰炮的正前方为0度，可向上沿竖直方向转动90度，向下沿竖直方向转动90度；同时，差值为正值，说明距离N_高低大于距离

则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的上方，则此时要增大舰炮的水平角，向上摆动一个竖直调节角度；反之，差值为负值，说明距离N_水平小于距离

则弹丸的海面理论落水点位于弹丸真实落水点的下方，则此时要减小舰炮的水平角，向下摆动一个竖直调节角度；若距离N_高低等于距离

则无需调节。

由此可见，本发明可完成弹丸落水位置估算的功能，节约了炮弹数量，提高了命中率，还可为舰炮武器系统的精度验证提供依据。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，采用光电跟踪仪捕获目标，并记录弹丸打击目标的过程，得到弹丸打击目标的视频，其特征在于，所述修正方法包括以下步骤：

S1：假设弹丸命中目标，计算视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平和竖直方向上的距离N_高低，具体包括以下步骤：

S11：获取光电跟踪仪到目标的连线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的夹角β；

S12：以视频画面下边界的中点为圆心、视频画面上的目标到所述圆心的距离为半径构建辅助圆，并获取目标在所述辅助圆上所占的弧度α_m；

S13：将夹角β与弧度α_m的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在水平方向上的距离N_水平；

S14：将目标到海平面的铅垂线与光电跟踪仪到弹丸的海面理论落水点的连线之间的交点记为S，并获取目标到交点S之间的距离MS；

S15：将距离MS与目标高度之间的比值作为视频画面上弹丸理论落水点与目标在竖直方向上的距离N_高低；

S2：向目标发射炮弹，得到弹丸真实打击目标的视频，获取视频画面上弹丸真实落水点与目标在水平方向上的距离

和竖直方向上的距离

S3：根据距离N_水平与距离

之间的差值调节舰炮的水平角，根据距离N_高低与距离

之间的差值调节舰炮的高低角，以修正舰炮弹丸的命中偏差。

2.如权利要求1所述的一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，其特征在于，所述夹角β的获取方式为：

β＝arctan(PG,PM)-arctan(PG,PM+L)

其中，PG为舰炮与光电跟踪仪之间的距离，PM为舰炮与目标之间的距离，L为弹丸命中目标时弹丸的海面理论落水点与目标之间的距离，且有：

L＝VTcos(-θ)

其中，V为弹丸存速，T为弹丸的飞行时间，θ为弹丸的弹道倾角，H为目标的高度，g为重力加速度。

3.如权利要求1所述的一种舰炮弹丸命中偏差的修正方法，其特征在于，舰炮的水平角的调节方法为：

获取距离N_水平与距离N^# _水平之间的水平差值，将水平差值与弧度α_m的乘积作为水平调节角度，其中，若所述水平差值为正值，则以水平调节角度为增量来加大舰炮的水平角，若所述水平差值为负值，则以水平调节角度为减量来减小舰炮的水平角；

舰炮的高低角的调节方法为：

获取距离N_高低与距离

之间的竖直差值，将竖直差值与弧度α_m的乘积作为竖直调节角度，其中，若所述竖直差值为正值，则以竖直调节角度为增量来加大舰炮的高低角，若所述竖直差值为负值，则以竖直调节角度为减量来减小舰炮的高低角。

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