CN112378295A - 一种双t型布阵的激波弹丸弹着点定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精度射击自动报靶设备领域，具体涉及一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法。该发明包括检测弹着点的激波压力传感器布阵方法，用于检测弹着点的支架以及弹着点的检测方法，第一单T型阵列由Q4，Q5，Q6，Q7构成，第二单T型阵列由Q1，Q2，Q3，Q5构成，两个单T型阵列共用同一个激波压力传感器Q5，本发明还提供一种基于上述装置的弹着点定位方法，通过第一单T型阵列的激波压力传感器与第二单T型阵列的激波压力传感器检测到的时差信号联合求解，可以测算出较为精确的子弹速度，从而提高弹着点检测的精度，且可以检测弹丸打靶末端的飞行角度和末端运行轨迹，对斜射的弹丸有较高的检测精度。

Description

一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法

技术领域

本发明涉及精度射击自动报靶设备领域，具体涉及一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法，能根据数学模型精确的计算出弹着点坐标，并且能计算出打靶末端子弹的飞行轨迹。

背景技术

在军事训练中，实弹射击是最基本的训练项目，射击精度有效快速的检测对于射击训练有十分重要的作用，传统射击检测采用人工报靶的方式，人工的方式不能快速有效的给训练人员反馈打靶信息，尤其在连续射击时很难区分弹序，更存在一定的危险。用激波压力传感器作为信号接收的装置，其采用声波实现非接触检测，不易被子弹击中，具有使用寿命长的特点。在目前已有的专利中申请号为201510268397.7的中国发明专利申请公开了“曲线分布式激波弹丸定位装置及其弹着点定位方法”，该专利申请采用三只曲线布阵的激波传感器，在子弹斜射时有较大的误差。申请号为201210054057.0的中国发明专利申请公开了“基于传感器立体布阵的全角度入射激波报靶装置”该专利申请由七只传感器立体布阵而成，容易被子弹击中，结构复杂布阵要求较高。国内目前已有的声波报靶设备多采用N点线性阵列，该方法布置方便灵活，但是仅适用于垂直打靶，不能检测出子弹末端的运动轨迹；双三角形布置在垂直射击时有较高的检测精度，斜射时检测误差较大，并且由于其竖直布置，容易被子弹击中。

发明内容

本发明的目的是为了提高打靶检测的精确度，解决报靶精度不高的问题，设计一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法，能检测子弹末端的运动方向以及运动轨迹，当子弹斜射时也能精确检测弹着点的位置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

传感器的布阵方法为七只激波压力传感器组合布置成双T型，感应端均朝向靶面（4）所在的方向，激波压力传感器组成的平面位于靶面（4）下方且与靶面（4）垂直。

平行于靶面（4）方向的激波压力传感器Q1，Q2，Q3等间距分布在一条直线上，激波压力传感器Q4，Q5，Q6分别等间距分布在Q1，Q2，Q3，的正前方，激波压力传感器Q7位于Q5的正前方，四个侧边传感器支架（2）端点处均开设用于容纳激波压力传感器的阶梯孔（1）。

第一单T型阵列的Q4，Q5，Q6，Q7激波压力传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M1，用第二单T型阵列的Q1，Q2，Q3，Q5激波压力传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M2;求解空间坐标系中M1，M2这两个坐标点之间的距离L3，通过矫正后的距离L3和Q5，Q6两个传感器接收到信号的时间差来求解出子弹在打靶末端的飞行速度V3，用校正后的V3 得到精确的弹着点的坐标M3，利用双T型阵列检测到的两个坐标点M1，M2在空间坐标系所连成的直线可以得到子弹的入射的角度和末端运动轨迹。

双T型布阵的激波弹着点定位方法，其特征在于包含以下步骤：

以传感器Q2为原点，以水平平行于靶面（4）方向为X轴，竖直方向为Y轴，垂直于靶面（4）方向为Z轴，建立三维空间坐标系。传感器位置坐标Q1(-L1，0，0)，Q2(0，0，0)，Q3(L1，0，0)，Q4(-L1，0，L2)，Q5(0，0，L2)，Q6(L1，0，L2)，Q7(0，0，2L2)弹着点用M表示。

子弹射击而产生的激波首先经过第一单T型阵列。

子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设M1，Q4，Q5，Q6，Q7，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t4，t5，t6，t7；

设M1的坐标为（X1，Y1，L2），已知Q4，Q5，Q6传感器间的水平距离为L1，Q7 与Q5之间的间距为L2，可列方程：

（1）

子弹速度

（2）

环境温度下的声速

（3）

激波的传播速度

（4）

根据方程（1），（2），（3），（4）建立方程组，求解得到X1，Y1 的数值，获得在第一个T型阵列检测到的坐标点（X1，Y1，L2）。

子弹射击而产生的激波经过第二单T型阵列。

此时子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设为M2，Q1，Q2，Q3，Q5，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t1，t2，t3，t5。

设M2的坐标为（X2，Y2，0），已知Q1，Q2，Q3传感器间的水平距离为L1，Q2与Q5之间的间距为L2，可列方程：

(5)

子弹速度

(6)

激波的传播速度

(7)

根据方程（3）、（5）、（6）、（7）建立方程组，求解得到X2，Y2 的数值，获得在第二单T型阵列检测到的坐标点（X2，Y2，0）。

空间中M1，M2两点之间的距离：

(8)

把M1，M2之间的距离L3再次代入到公式中，得到矫正后的弹丸速度v3，把得到的结果再带入坐标公式中，达到修正坐标位置的目的。

(9)

校正后子弹的速度

(10)

校正后激波的传播速度

(11)

根据方程（3），（9），（10），（11）建立方程组，求解得到X3，Y3 的数值，获得矫正后子弹打中靶面（4）的坐标点（X3，Y3，0）。

本发明的主要优点在于：

本发明用于放置激波压力传感器的底座（5）在靶面（4）的下方，七只激波压力传感器位于同一平面内，组成双T型排列，侧边激波压力传感器支架（2）端点以及底座（5）中心线处均布置容纳传感器的阶梯孔（1）以安置各传感器，便于安放，结构简单，底座（5）将每个传感器的相对位置固定，可以用于复杂的地形条件下快速的布置，对环境的适应性强。

在传统的N线型阵列的基础上，本发明提供双T型分布式的传感器阵列结构，提高了弹着点的检测精度，每个单T型阵列的激波压力传感器可以检测到一个坐标，通过空间中两坐标连成的线可以得到子弹末端的飞行轨迹进而可以得到飞行角度，加强了对于斜射的弹丸弹着点的检测。

子弹速度对弹着点坐标的检测有很大的影响，通过检测到的空间中M1，M2两点之间的距离L3，和传感器Q2，Q5检测到信号的时间差可以求得精确的子弹飞行速度，可靠的提升了弹着点的检测精度，可以实现弹丸的更高精度定位要求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并不构成对本发明的限制。

图1为本装置的三维轴测图。

图2为三维直角坐标系一般原理图。

图3为激波压力传感器在底座（5）上布置原理图。

附图中各标号与本发明的各部件名称的对应关系如下：

1-阶梯孔 2-侧边激波压力传感器支架 3-靶面支撑杆 4-靶面 5-底座。

具体实施方式

为便于理解，此处结合附图对本发明的装置及其操作流程作以下进一步描述。

激波压力传感器的布阵方法为七只激波压力传感器布置呈双T 型，第一单T型阵列由Q4，Q5，Q6，Q7构成，第二单T型阵列由Q1，Q2，Q3，Q5构成，七只超声传感器均在同一个水平面上且与靶面4垂直。

七只传感器组合布置成双T 型，感应端均朝向靶面4所在的方向，传感器组成的平面位于靶面4下方且与靶面4垂直。

本装置的具体结构，平行于靶面4方向的激波压力传感器Q1，Q2，Q3等间距分布 在一条直线上，激波传感器Q4，Q5，Q6分别等间距分布在Q1，Q2，Q3，的正前方，激波 压力传感器Q7位于Q5的正前方，四个侧边激波压力传感器支架2端点处均开设用于容纳 传感器的阶梯孔1。

用第一单T型阵列的Q4，Q5，Q6，Q7传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M1，用第二单T型阵列的Q1，Q2，Q3，Q5传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M2;求解空间坐标系中M1M2这两个坐标点之间的距离L3，通过矫正后的距离L3和Q5Q6两个传感器接收到信号的时间差来求解出子弹在打靶末端的飞行速度V3，用校正后的V3 得到精确的弹着点的坐标M3，利用双T型阵列检测到的两个坐标点M1M2在空间坐标系所连成的直线可以得到子弹的入射的角度和末端运动轨迹。

本装置相应的弹着点定位方法如下：

以传感器Q2为原点，以水平平行于靶面4方向为X轴，竖直方向为Y轴，垂直于靶面4方向为Z轴，建立三维空间坐标系。

传感器位置坐标Q1(-L1，0，0)，Q2(0，0，0)，Q3(L1，，0，0)，Q4(-L1，0，L2)，Q5(0，0，L2) ，Q6(L1，0，L2)，Q7(0，0，2L2）弹着点用M表示。

子弹射击而产生的激波首先经过位于第一单T型阵列激波压力传感器。

子弹经过该T型阵列上方平面中的M1点，此时子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设为M1，Q4，Q5，Q6，Q7，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t4，t5，t6，t7；

设M1的坐标为（X1，Y1，L2），已知Q4，Q5，Q6传感器间的水平距离为L1，Q7 与Q5之间的间距为L2，可列方程：

（1）

子弹速度

（2）

环境温度下的声速

（3）

激波的传播速度

（4）

根据方程（1），（2），（3），（4）建立方程组，求解得到X1，Y1 的数值，获得在第一T型阵列检测到的坐标点（X1，Y1，L2）。

子弹射击产生的激波经过第二单T型阵列。

此时子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设为M2，Q1，Q2，Q3，Q5，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t1，t2，t3，t5。

设M2的坐标为（X2，Y2，0）M1Q4=d，M1Q5=e，M1Q6=f，已知Q1，Q2，Q3传感器间的水平距离为L1，Q2与Q5之间的间距为L2，可列方程：

(5)

子弹速度

(6)

激波的传播速度

(7)

根据方程（3），（5），（6），（7）建立方程组，求解得到X2，Y2的数值，获得在第二T型阵列检测到的坐标点（X2，Y2，0）。

空间中M1M2两点之间的距离：

(8)

把M1，M2之间的距离再次代入到公式中，得到矫正后的弹丸速度v3，把得到的结果再带入坐标公式中，达到修正坐标位置的目的。

(9)

校正后子弹的速度

(10)

校正后激波的传播速度

(11)

根据方程（3）、（9）、（10）、（11）建立方程组，求解得到X3，Y3 的数值，获得矫正后子弹打中靶面4的坐标点（X3，Y3，0）。

Claims (4)

1.一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法，包括用于检测弹着点的激波压力传感器布阵方法、用于检测弹着点的支架以及弹着点的检测方法；所述激波压力传感器的布阵方法为七只激波压力传感器布置呈双T 型，第一单T型阵列由Q4，Q5，Q6，Q7构成，第二单T型阵列由Q1，Q2，Q3，Q5构成，两个单T型阵列共用一个激波压力传感器Q5，七只激波压力传感器均布置在底座（5）上且与靶面（4）垂直；所述检测弹着点支架由底座（5），四个侧边激波压力传感器支架（2），容纳激波压力传感器的阶梯孔（1），靶面支撑杆（3），靶面（4）组成；所述弹着点的检测方法为用第一单T型阵列的激波压力传感器与第二单T型阵列的激波压力传感器检测到的时差信号联合求解，提高弹着点检测的精度，且可以检测弹丸打靶末端的飞行角度和末端运行轨迹，对斜射的弹丸有较高的检测精度。

2.根据权利要求1所述平行于靶面（4）方向的激波压力传感器Q1，Q2，Q3等间距分布在一条直线上，激波压力传感器Q4，Q5，Q6分别等间距分布在Q1，Q2，Q3，的正前方，激波压力传感器Q7位于Q5的正前方，四个侧边激波压力传感器支架（2）端点处均开设用于容纳激波压力传感器的阶梯孔（1），七只激波压力传感器组合布置呈双T 型，感应端均朝向靶面（4）所在的方向，激波压力传感器组成的平面位于靶面（4）下方且与靶面（4）垂直。

3.根据权利要求1所述的双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法，其特征在于利用第一单T型阵列的Q4，Q5，Q6，Q7激波压力传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M1，用第二单T型阵列的Q1，Q2，Q3，Q5激波压力传感器检测出子弹飞过该T型阵列上方时的坐标点M2;求解空间坐标系中M1，M2这两个坐标点之间的距离L3，通过矫正后的距离L3和Q5，Q6两个激波压力传感器接收到信号的时间差求解出子弹在打靶末端的飞行速度V3，用校正后的V3 得到精确的弹着点的坐标M3，利用双T型阵列检测到的两个坐标点M1，M2在空间坐标系所连成的直线可以得到子弹的入射的角度和末端运动轨迹。

4.一种双T型布阵的激波弹丸弹着点定位方法，其特征在于包含以下步骤：

以激波压力传感器Q2为原点，以水平平行于靶面（4）方向为X轴，竖直方向为Y轴，垂直于靶面（4）方向为Z轴，建立三维空间坐标系，激波压力传感器位置坐标Q1(-L1，0，0)，Q2(0，0，0)，Q3(L1，0，0)，Q4(-L1，0，L2)，Q5(0，0，L2)，Q6(L1，0，L2)，Q7(0，0，2L2）弹着点用M表示，此时坐标计算的方法为：

1）、子弹射击产生的激波首先经过第一单T型阵列，此时子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设为M1，Q4，Q5，Q6，Q7，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t4，t5，t6，t7；

设M1的坐标为（X1，Y1，L2），已知Q4，Q5，Q6激波压力传感器间的水平距离为L1，Q7，Q5之间的间距为L2，可列方程：

(1)

子弹速度

（2）

环境温度下的声速

（3）

激波的传播速度

（4）

根据方程（1）、（2）、（3）、（4）建立方程组，求解得到X1，Y1 的数值，获得在第一单T型阵列检测到的坐标点（X1，Y1，L2）；

2）、子弹射击产生的激波经过第二单T型阵列，此时子弹经过该T型阵列上方平面时检测的坐标点假设为M2，Q1，Q2，Q3，Q5，四个激波压力传感器接收到子弹飞过时的时间信号分别为t1，t2，t3，t5;

设M2的坐标为（X2，Y2，0），已知Q1，Q2，Q3激波压力传感器间的水平距离为L1，Q2，Q5之间的间距为L2，可列方程：

(5)

子弹速度

(6)

激波的传播速度

(7)

根据方程（3），（5），（6），（7）建立方程组，求解得到X2，Y2 的数值，获得在第二个T型阵列检测到的坐标点M2（X2，Y2，0）；

3）、空间中M1，M2两点之间的距离：

(8)

把M1，M2之间的距离再次代入到公式中，得到矫正后的弹丸速度v3，把得到的结果再带入坐标公式中，达到修正坐标位置的目的，

(9)

校正后子弹的速度

(10)

校正后激波的传播速度

(11)

根据方程（3），（9），（10），（11）建立方程组，求解得到X3，Y3 的数值，获得矫正后子弹打中靶面（4）的坐标点（X3，Y3，0）。

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