CN113038007B - 一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，属于视觉测量技术领域。本发明包括一组操作点设备以及多组拍摄点设备，拍摄点设备分别布置在被测引信受干扰区域以及目标落弹区域的拍摄点，拍摄点设备与操作点设备通过远程无线方式进行通讯，实现拍摄点设备的远程控制功能。本发明用于无线电近炸引信抗干扰性能测试实验中对多枚载有被测引信的炮弹飞经引信干扰区域时受到干扰从而爆炸的情况以及没有受到干扰且飞抵预定区域进行近炸毁伤的情况进行图像数据抓取、数据存储和数据统计。本发明灵活适用于不同实验任务需求，在保障操作人员的人身安全的前提下，提高测试的可靠性和数据统计的准确性，并具有复查纠错的特点。

Description

一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统

技术领域

本发明涉及一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，属于视觉测量技术领域。

背景技术

无线电近炸引信通过无线电回波对目标、环境和弹目运动信息进行解算和决策，从而引燃引爆战斗部装药实现最优毁伤效果。其工作频段和信号功率灵活可选，广泛适用于各种作战环境。现代战场电子对抗的特点要求引信具有良好的抗干扰性能，所以无线电近炸引信的升级迭代也是其抗干扰性能不断提升和优化的过程。在对无线电近炸引信进行抗干扰性能测试时，高效准确的测量统计工作是其测试实验中不可或缺的重要流程。

传统的无线电近炸引信抗干扰性能的测试和评定主要依据侦查员肉眼观察到的若干枚载有被测引信的炮弹在引信干扰机工作区域和目标落弹区域内的爆炸情况，而人眼观察受可视视角和注意力的限制，极短时间内出现大量爆炸目标则无法做到无遗漏地统计，且无法做到长时间高强度高准确率的目标检测和记录工作，故其属于一种低效率、低准确率和不可靠的统计测量方法。若直接于与目标落弹区域相距较远的安全区域安装摄像机对上述观测区域进行拍摄，则由于距离限制，会出现抓取画面内目标过小甚至无法观测到等问题。

因此，在无线电近炸引信抗干扰性能测试实验中，亟需一种高效可靠且能够提供后验纠错保障的数据测量记录和数据统计系统。

发明内容

针对无线电近炸引信抗干扰性能测试实验中存在的问题，本发明提出一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，采用大视场高分辨率高帧率的视频图像抓取、数据存储以及数据统计的方法，在无线电近炸引信抗干扰性能测试实验中，对多枚载有被测引信的炮弹飞经引信干扰空域时受到干扰而爆炸的情况以及没有受到干扰且飞抵预定毁伤区域进行近炸毁伤的情况进行记录。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，包括：操作点设备以及拍摄点设备。

其中，所述拍摄点设备分别布置在被测引信受干扰区域以及目标落弹区域的拍摄点，实现反映引信受干扰后引爆的炮弹以及未受到引信干扰的炮弹进行预定毁伤的爆炸火光的目标图像抓取功能。

作为优选，所述拍摄点设备在理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线的两侧对爆炸情况同时进行拍摄，以避免先爆炸的载有被测引信的炮弹爆炸烟雾过大从而遮盖后爆炸的载有被测引信的炮弹火光导致统计结果不准确的情况。

所述操作点设备布置在远离爆炸点的操作点，以保证实验的安全。

进一步的，所述拍摄点设备与所述操作点设备通过远程无线方式进行通讯，实现所述拍摄点设备的远程控制功能。

所述拍摄点设备，包括：定制高速相机、多自由度云台模块、三脚架、下位机、无线网桥下位机节点端以及拍摄点蓄电池。

所述定制高速相机采用大靶面CMOS传感器配合不同固定焦距镜头，实现高分辨率高帧率图像抓取。

所述多自由度云台模块实现所述定制高速相机的姿态调节功能，所述定制高速相机固定安装在所述多自由度云台模块上，实现所述定制高速相机的上下俯仰、左右摆动以及轴向自旋的多自由度姿态调节功能。

所述三脚架与所述多自由度云台模块固定连接，实现所述定制高速相机的高度上下调节功能，并且所述三脚架的三条腿通过地钉紧固连接于地面，防止在野外被大风吹倒。

所述下位机采用工业用电脑主机，安装有所述定制高速相机配套软件程序，通过数据线与所述定制高速相机连接，通过无线通讯方式与所述多自由度云台模块连接，通过网线连接所述无线网桥下位机节点端。

进一步的，所述下位机配有大容量数据存储单元，用于存储所述定制高速相机通过数据线回传的数据流。

作为优选，所述下位机通过USB3.2 Gen1数据线与所述定制高速相机连接，通过无线蓝牙通讯方式与所述多自由度云台模块连接，所述下位机的大容量数据存储单元采用大容量固态硬盘。

所述拍摄点蓄电池为所述定制高速相机、所述多自由度云台模块以及所述下位机提供稳定的交流电源。

所述操作点设备，包括：总控上位机、无线网桥上位机节点端以及操作点蓄电池。

所述总控上位机采用工业用电脑主机，通过网线连接所述无线网桥上位机节点端。

所述操作点蓄电池为所述总控上位机以及所述无线网桥上位机节点端提供稳定的交流电源。

进一步的，所述无线网桥下位机节点端与所述无线网桥上位机节点端构成无线通信网桥，实现所述总控上位机与所述下位机的远程无线通讯，以所述下位机作为指令中继，进而实现远程控制所述定制高速相机的初始化、参数配置、图像抓取，并根据需求控制所述多自由度云台模块进行姿态调整。

本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，工作过程包括以下步骤：

步骤1、在实验开始前，将所述拍摄点设备按照实验规划布置在相应拍摄点，且所有所述拍摄点设备的电源处于开启状态；

进一步的，拍摄点的数量以及布置的位置需要根据被测引信受干扰区域以及目标落弹区域的大小和形状来确定；

更进一步的，被测引信受干扰区域的大小、形状以及所处高度，根据实验的引信干扰机类型、炮弹型号以及被测引信型号来确定，目标落弹区域的大小和形状根据实验的炮弹型号以及被测引信型号来确定；

步骤2、在实验开始前，将所述操作点设备布置在远离拍摄点的预定操作点位置，且所述操作点设备的电源处于开启状态；

步骤3、在实验开始前，将所述无线网桥上位机节点端设置为一对多模式同时与所有所述无线网桥下位机节点端连接；

步骤4、实验开始，操作人员在操作点的所述总控上位机控制所述下位机预装的所述定制高速相机配套软件，对所述定制高速相机进行初始化和参数配置，然后启动所述定制高速相机进行拍摄；

步骤5、所述定制高速相机拍摄实验过程；

步骤6、实验结束，操作人员回到所述拍摄点，取回所述下位机，读取所述定制高速相机记录的视频，统计各区域内载有被测引信的炮弹爆炸情况；

步骤7、对于单侧定制高速相机由于先爆炸的载有被测引信的炮弹的烟雾遮挡而看不清后爆炸载有被测引信的炮弹的爆炸火光的情况，通过查看理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线对称另一侧的定制高速相机拍摄的视频的同一时刻画面，对载有被测引信的炮弹的爆炸火光的情况的统计进行修正、补充和确认。

有益效果：

1、本发明公开的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，利用定制高速相机抓取载有被测引信的炮弹在不同区域的爆炸情况后再进行统计，比传统的人眼直接观测统计更准确。

2、本发明公开的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，利用总控上位机和下位机的无线通信方式实现定制高速相机的远程控制，既保障操作人员的人身安全，也保证定制高速相机处于理想工作距离范围内，从而确保抓取的图像数据的有效性。

3、本发明公开的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，拍摄点设备与操作点设备独立布置，并通过无线通讯方式进行连接，能够根据不同观测任务需求灵活布置。

附图说明

图1为本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，拍摄点设备拓扑示意图；

其中，1-无线网桥下位机节点端、2-下位机、3-定制高速相机、4-多自由度云台模块、5-三脚架、6-拍摄点蓄电池；

图2为本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，操作点设备拓扑示意图；

其中，7-总控上位机、8-无线网桥上位机节点端、9-操作点蓄电池；

图3为本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统拓扑示意图；

其中，10-载有被测引信的炮弹、11-理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线、12-被测引信受干扰区域、13-引信受干扰后引爆的炮弹、14-拍摄点、15-目标落弹区域、16-未受到引信干扰的炮弹进行预定毁伤、17-操作点。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1：

本实施例是应用本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，对多枚载有被测引信的炮弹10飞经被测引信受干扰区域12时受到干扰而爆炸的情况以及没有受到干扰且飞抵目标落弹区域15进行近炸毁伤的情况进行记录。

如图1所示，本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统的拍摄点设备包括：定制高速相机3、多自由度云台模块4、三脚架5、下位机2、无线网桥下位机节点端1以及拍摄点蓄电池6。

在本实施例中，定制高速相机3使用CMOS传感器靶面尺寸为11.3mm*7.1mm，最大分辨率为1936*1216；定制高速相机3配合25mm定焦镜头，视野范围水平宽度为500m，对应单像素对应尺寸长度0.258m，实现高分辨率高帧率图像抓取。

多自由度云台模块4实现定制高速相机3的姿态调节功能，定制高速相机3通过3/8螺丝固定安装在多自由度云台模块4上，实现定制高速相机3的上下俯仰、左右摆动以及轴向自旋的多自由度姿态调节功能。

三脚架5与多自由度云台模块4固定连接，实现定制高速相机3的高度上下调节功能，并且三脚架5的三条腿通过地钉紧固连接于地面，防止在野外被大风吹倒。

下位机2选用工业用电脑主机，安装有定制高速相机3配套软件程序，通过USB3.2Gen1数据线与定制高速相机3连接，通过无线蓝牙通讯方式与多自由度云台模块4连接，通过网线连接无线网桥下位机节点端1。

下位机2配有大容量固态硬盘，用于存储定制高速相机3通过数据线回传的数据流。

拍摄点蓄电池6为定制高速相机3、多自由度云台模块4、下位机2提供稳定的交流电源。

在本实施例中，将下位机2与拍摄点蓄电池6布置在三脚架5的正下方，同时对定制高速相机3、多自由度云台模块4、拍摄点下位机2、网桥下位机节点端1以及拍摄点蓄电池6布置防雨措施。

如图2所示，本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统的操作点设备包括：总控上位机7、无线网桥上位机节点端8以及操作点蓄电池9。

总控上位机7采用工业用电脑主机，通过网线连接无线网桥上位机节点端8。

操作点蓄电池9为总控上位机7以及无线网桥上位机节点端8提供稳定的交流电源。

无线网桥下位机节点端1与无线网桥上位机节点端8构成无线通信网桥，实现总控上位机7与下位机2的远程无线通讯，以下位机2作为指令中继，进而实现远程控制定制高速相机3的初始化、参数配置、图像抓取，并根据需求控制多自由度云台模块4进行姿态调整。

在本实施例中，无线通信网桥的信号发射功率为27dBm，天线增益为25dBi，最大通信距离为10km。

本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，工作过程包括以下步骤：

步骤1、在实验开始前，将所述拍摄点设备按照实验规划布置在相应拍摄点14，且所有所述拍摄点设备的电源处于开启状态；

进一步的，拍摄点的数量以及布置位置需要根据被测引信受干扰区域12以及目标落弹区域15的大小和形状来确定；

如图3所示，在本实施例中，载有被测引信的炮弹10沿理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线11通过被测引信受干扰区域12，向目标落弹区域15飞行。若载有被测引信的炮弹10上的被测引信在被测引信受干扰区域12受到干扰，载有被测引信的炮弹10引爆成为引信受干扰后引爆的炮弹13，若载有被测引信的炮弹10上的被测引信在被测引信受干扰区域12未受到干扰，载有被测引信的炮弹10继续向目标落弹区域15飞行，发生未受到引信干扰的炮弹进行预定毁伤16。

载有被测引信的炮弹10沿理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线11的飞行平均速度为300m/s，炸高分布范围依据被测引信的近炸和触发两种工作模式，被测引信受干扰区域12为长宽高为500m*500m*800m的长方体空域，且空域中心距地表高度为400m；目标落弹区域15为长宽为1000m*300m的矩形，载有被测引信的炮弹10在目标落弹区域15的炸高分布范围为0～30m；

结合定制高速相机3的视野范围，被测引信受干扰区域12单侧布置一个拍摄点14，目标落弹区域15单侧布置两个拍摄点14，单侧拍摄点14与理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线11投影垂直距离1.1km；

步骤2、在实验开始前，将所述操作点设备布置在远离拍摄点14的预定操作点17位置，操作点17离目标落弹区域15的距离为1.5km，且操作点设备的电源处于开启状态；

步骤3、在实验开始前，将所述无线网桥上位机节点端8设置为一对多模式同时与所有无线网桥下位机节点端1连接；

步骤4、实验开始，操作人员在操作点17的总控上位机7控制下位机2预装的定制高速相机3配套软件，对定制高速相机3进行初始化和参数配置，然后启动定制高速相机3进行拍摄；

在本实施例中，在5Gb带宽的数据传输条件下，设定被测引信受干扰区域12的拍摄点14的定制高速相机3分辨率为1936*1216，对应视野范围垂直高度为314m，帧率为134fps；设定目标落弹区域15的拍摄点14的定制高速相机3分辨率为1936*320，对应视野范围垂直高度为83m，帧率为510fps。

基于上述参数配置，当定制高速相机3的帧率为134fps时，其时间分辨率为7.46ms，在载有被测引信的炮弹10的平均速度为300m/s的条件下，其空间分辨率为2.24m；当定制高速相机3的帧率为510fps时，其时间分辨率为1.96ms，在载有被测引信的炮弹10的平均速度为300m/s的条件下，其空间分辨率为0.588m。

对于被测引信受干扰区域12的2个拍摄点14，以定制高速相机3的视野包含所有引信受干扰后引爆的炮弹13爆炸火光为条件，多自由度云台模块4承载定制高速相机3的俯仰角为向上52度。

步骤5、所述定制高速相机3拍摄实验过程；

步骤6、实验结束，操作人员回到拍摄点14，取回下位机2，读取定制高速相机3记录的视频，统计各区域内载有被测引信的炮弹10爆炸情况；

步骤7、对于单侧定制高速相机3由于先爆炸的载有被测引信的炮弹10的烟雾遮挡而看不清后爆炸载有被测引信的炮弹10的爆炸火光的情况，通过查看理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线11对称另一侧的定制高速相机3拍摄的视频的同一时刻画面，对载有被测引信的炮弹10的爆炸火光的情况的统计进行修正、补充和确认。

基于本发明的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统实现对监测对象在途径被测引信受干扰区域12和目标落弹区域15时各项指标状态的观测、数据抓取和存储的功能。对比以往人工记录的方式，能够有效降低操作人员工作强度，提高实验安全性；能够从更多角度方位进行观测，大幅降低数据统计遗漏概率，降低实验过程中各种外界干扰因素和实验中引起的爆炸烟雾对观测任务造成的干扰，提高观测的准确性。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，其特征在于：包括：操作点设备以及拍摄点设备；

其中，拍摄点设备分别布置在被测引信受干扰区域(12)以及目标落弹区域(15)的拍摄点(14)，实现反映引信受干扰后引爆的炮弹(13)以及未受到引信干扰的炮弹进行预定毁伤(16)的爆炸火光的目标图像抓取功能；

操作点设备布置在远离爆炸点的操作点(17)，以保证实验的安全；

进一步的，拍摄点设备与操作点设备通过远程无线方式进行通讯，实现拍摄点设备的远程控制功能；

拍摄点设备，包括：定制高速相机(3)、多自由度云台模块(4)、三脚架(5)、下位机(2)、无线网桥下位机节点端(1)以及拍摄点蓄电池(6)；

定制高速相机(3)采用大靶面CMOS传感器配合不同固定焦距镜头，实现高分辨率高帧率图像抓取；

多自由度云台模块(4)实现定制高速相机(3)的姿态调节功能，定制高速相机(3)固定安装在多自由度云台模块(4)上，实现定制高速相机(3)的上下俯仰、左右摆动以及轴向自旋的多自由度姿态调节功能；

三脚架(5)与多自由度云台模块(4)固定连接，实现定制高速相机(3)的高度上下调节功能，并且三脚架(5)的三条腿通过地钉紧固连接于地面，防止在野外被大风吹倒；

下位机(2)采用工业用电脑主机，安装有定制高速相机(3)配套软件程序，通过数据线与定制高速相机(3)连接，通过无线通讯方式与多自由度云台模块(4)连接，通过网线连接无线网桥下位机节点端(1)；

进一步的，下位机(2)配有大容量数据存储单元，用于存储定制高速相机(3)通过数据线回传的数据流；

拍摄点蓄电池(6)为定制高速相机(3)、多自由度云台模块(4)以及下位机(2)提供稳定的交流电源；

操作点设备，包括：总控上位机(7)、无线网桥上位机节点端(8)以及操作点蓄电池(9)；

总控上位机(7)采用工业用电脑主机，通过网线连接无线网桥上位机节点端(8)；

操作点蓄电池(9)为总控上位机(7)以及无线网桥上位机节点端(8)提供稳定的交流电源；

进一步的，无线网桥下位机节点端(1)与无线网桥上位机节点端(8)构成无线通信网桥，实现总控上位机(7)与下位机(2)的远程无线通讯，以下位机(2)作为指令中继，进而实现远程控制定制高速相机(3)的初始化、参数配置、图像抓取，并根据需求控制多自由度云台模块(4)进行姿态调整。

2.如权利要求1的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，其特征在于：工作过程包括以下步骤：

步骤1、在实验开始前，将拍摄点设备按照实验规划布置在相应拍摄点，且所有拍摄点设备的电源处于开启状态；

步骤2、在实验开始前，将操作点设备布置在远离拍摄点(14)的预定操作点(17)位置，且操作点设备的电源处于开启状态；

步骤3、在实验开始前，将无线网桥上位机节点端(8)设置为一对多模式同时与所有无线网桥下位机节点端(1)连接；

步骤4、实验开始，操作人员在操作点的总控上位机(7)控制下位机(2)预装的定制高速相机(3)配套软件，对定制高速相机(3)进行初始化和参数配置，然后启动定制高速相机(3)进行拍摄；

步骤5、定制高速相机(3)拍摄实验过程；

步骤6、实验结束，操作人员回到拍摄点(14)，取回下位机(2)，读取定制高速相机(3)记录的视频，统计各区域内载有被测引信的炮弹(10)爆炸情况；

步骤7、对于单侧定制高速相机(3)由于先爆炸的载有被测引信的炮弹(10)的烟雾遮挡而看不清后爆炸载有被测引信的炮弹(10)的爆炸火光的情况，通过查看理想状态下俯视视角的炮弹外弹道轨迹线(11)对称另一侧的定制高速相机(3)拍摄的视频的同一时刻画面，对载有被测引信的炮弹(10)的爆炸火光的情况的统计进行修正、补充和确认。

3.如权利要求1的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，其特征在于：拍摄点(14)的数量以及布置的位置根据被测引信受干扰区域(12)以及目标落弹区域(15)的大小和形状来确定。

4.如权利要求1的一种无线电近炸引信抗干扰性能测试测量系统，其特征在于：被测引信受干扰区域(12)的大小、形状以及所处高度，根据实验的引信干扰机类型、炮弹型号以及被测引信型号来确定，目标落弹区域(15)的大小和形状根据实验的炮弹型号以及被测引信型号来确定。

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