RU2378605C1 - Light target - Google Patents
Light target Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378605C1 RU2378605C1 RU2008129854/02A RU2008129854A RU2378605C1 RU 2378605 C1 RU2378605 C1 RU 2378605C1 RU 2008129854/02 A RU2008129854/02 A RU 2008129854/02A RU 2008129854 A RU2008129854 A RU 2008129854A RU 2378605 C1 RU2378605 C1 RU 2378605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light sources
- pair
- screens
- selector
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к мишеням для определения внешнебаллистических параметров (координат, скорости) пуль и снарядов при стрельбе прямой наводкой по вертикальным преградам (мишеням) и может использоваться при экспериментальном определении меткости и кучности стрельбы и приведении оружия к нормальному бою, при определении скорости, при обучении и тренировке.The invention relates to targets for determining external ballistic parameters (coordinates, speed) of bullets and shells when firing direct fire at vertical barriers (targets) and can be used in experimental determination of accuracy and accuracy of fire and bringing weapons to normal combat, in determining speed, in training and training session.
Известны метод и аппаратура для определения координат пули [Патент США №3487226, кл. 250-222, 1996 г. Метод и аппаратура для определения координат пули измерением временных интервалов между последовательным пересечением световых экранов], измерением временных интервалов между последовательным пересечением пулей световых экранов - оптических плоскостей, основанных на применении оптических систем, состоящих из щелевых источников света, расположенных на раме по одну сторону от снопа траекторий, и щелевых фотоприемников, расположенных по другую сторону. Щелевой источник каждого светового экрана содержит расположенные в ряд источники света и коллимационные линзы, формирующие параллельные пучки лучей, из которых щелью вырезается экран конечной толщины. Экраны каждого источника (до 12-ти штук) примыкают вплотную друг к другу, образуя общий световой экран. Щелевой приемник каждого светового экрана содержит расположенные за щелью фокусирующие линзы напротив соответствующих источников света, в фокусах которых установлены фотоприемники (фотодиоды). Фотодиоды объединены группами по 6 штук по схеме ИЛИ на входах предусилителей фототоков, сигналы предусилителей объединяются по схеме ИЛИ на входах триггера Шмидта. В результате при затенении пролетающей пулей или снарядом части светового потока формируется электрический сигнал, приводящий к срабатыванию триггера Шмидта. По сигналу от первого светового экрана запускаются 3 хронометра, а по сигналам от следующих трех экранов хронометры останавливаются. По измеренным хронометрами временным интервалам вычисляются координаты точки попадания в мнимую мишень (плоскость регистрации, совпадающую с последним экраном).A known method and apparatus for determining the coordinates of a bullet [US Patent No. 3487226, class. 250-222, 1996. Method and apparatus for determining bullet coordinates by measuring time intervals between successive intersection of light screens], measuring time intervals between successive intersection of a bullet of light screens - optical planes based on the use of optical systems consisting of slotted light sources located on the frame on one side of the sheaf of trajectories, and slotted photodetectors located on the other side. The slit source of each light screen contains row-mounted light sources and collimation lenses forming parallel beams of rays, from which a screen of finite thickness is cut out by a slit. The screens of each source (up to 12 pieces) are adjacent closely to each other, forming a common light screen. The slit receiver of each light screen contains focusing lenses located behind the slit opposite the corresponding light sources, in the foci of which photodetectors (photodiodes) are installed. Photodiodes are combined in groups of 6 each according to the OR circuit at the inputs of the preamplifiers of the photocurrents, the signals of the preamplifiers are combined according to the OR circuit at the inputs of the Schmidt trigger. As a result, when a part of the light flux is shaded by a passing bullet or projectile, an electrical signal is generated, which triggers the Schmidt trigger. The signal from the first light screen starts 3 chronometers, and according to the signals from the next three screens, the chronometers stop. Using the time intervals measured by the chronometers, the coordinates of the point of contact with the imaginary target (registration plane coinciding with the last screen) are calculated.
Недостатками световой плоскости, основанной на световых экранах, образованных щелевыми источниками и щелевыми приемниками, являются небольшой размер поля регистрации и большая вероятность повреждения аппаратуры от рикошетов несмотря на бронезащиту перед аппаратурой из-за близкого расположения ее к снопу траекторий; сложность и трудоемкость настройки в фокус коллиматоров и фотоприемников, а также низкая надежность из-за большого количества источников света и фотоприемников и предусилителей фототоков; сложность экранирования и защиты от наводок слаботочных цепей, так как фотоприемники и предусилители разнесены на относительно большое расстояние; низкая точность измерения и возможность стрельбы только по нормали к мишени из-за близкого расположения источников света и приемников, а а также по причине использования расчетных соотношений, справедливых в случае траекторий, нормальных к плоскости мишени.The disadvantages of the light plane based on light screens formed by slotted sources and slotted receivers are the small size of the registration field and the high probability of damage to equipment from ricochets in spite of armor protection in front of the equipment due to its close proximity to a sheaf of trajectories; the complexity and complexity of focusing the collimators and photodetectors, as well as low reliability due to the large number of light sources and photodetectors and preamplifiers of photocurrents; the complexity of shielding and protection against interference from low-current circuits, since photodetectors and preamplifiers are spaced a relatively large distance; low measurement accuracy and the ability to shoot only normal to the target due to the proximity of light sources and receivers, as well as due to the use of design ratios that are valid in the case of trajectories normal to the target plane.
Наиболее близким аналогом является световая мишень [Световая мишень. Патент РФ №2213320 от 27.09.2003 по заявке №2002116940, кл. F41J 5/02 от 24.06.2002. ВНИИГПЭ / Авторы Афанасьева Н.Ю., Веркиенко Ю.В., Казаков B.C., Коробейников В.В. (прототип)], содержащая линейные протяженные источники света и оптико-электронные преобразователи, установленные по разные стороны от снопа траекторий и попарно образующие световые экраны, наклоненные под разными углами, коаксиальные линии связи, согласующие (пороговые) устройства, схему ИЛИ и компьютер, вход обработки прерываний которого подключен к выходу схемы ИЛИ.The closest analogue is the light target [Light target. RF patent No. 2213320 dated 09/27/2003 by application No. 2002116940, class. F41J 5/02 of June 24, 2002. VNIIGPE / Authors Afanasyeva N.Yu., Verkienko Yu.V., Kazakov B.C., Korobeinikov VV (prototype)], containing linear extended light sources and optoelectronic converters installed on opposite sides of a sheaf of paths and pairwise forming light screens, tilted at different angles, coaxial communication lines, matching (threshold) devices, OR circuitry, and a computer, input interrupt processing which is connected to the output circuit OR.
Недостатками устройства являются большое количество датчиков и соответственно коаксиальных линий связи, низкая точность измерения моментов времени пресечения нулей световых экранов из-за ограниченных возможностей аналоговой фильтрации сигнала и пульсации суммарного сигнала ввиду пульсации напряжения источника питания излучателей, а также из-за разного запаздывания датчиков.The disadvantages of the device are a large number of sensors and, accordingly, coaxial communication lines, low accuracy of measuring the moments of suppression of zeros of light screens due to the limited capabilities of analog signal filtering and ripple of the total signal due to the ripple of the voltage of the power source of the emitters, as well as due to different delay of the sensors.
Задача изобретения заключается в устранении недостатков известного устройства путем уменьшения количества датчиков и коаксиальных линий связи, преобразовании аналоговых сигналов в цифровые для последующей цифровой обработки и фильтрации.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the known device by reducing the number of sensors and coaxial communication lines, converting analog signals to digital for subsequent digital processing and filtering.
Задача решается тем, что источники света объединены в две пары, источники света каждой пары установлены V - образно, причем в одной паре они развалены относительно друг друга на одинаковые и противоположные острые углы сверху, а в другой паре - снизу, световые потоки от каждой пары источников света поступают на один оптико-электронный преобразователь, расположенный по другую сторону от снопа траекторий напротив оси симметрии пары излучателей.The problem is solved in that the light sources are combined in two pairs, the light sources of each pair are V-shaped, and in one pair they are collapsed relative to each other at the same and opposite acute angles from above, and in the other pair from below, the light flux from each pair light sources arrive at one optoelectronic converter located on the other side of the sheaf of trajectories opposite the axis of symmetry of the pair of emitters.
Технический результат - Предложенная схема расположения источников света и оптико-электронных преобразователей (соответственно световых экранов) обеспечивает одинаковые расстояния между источниками света и оптико-электронными преобразователями (соответственно одинаковые сигналы и уменьшение погрешности измерений), близость к идеальной схеме (соответственно с высокой обусловленностью системы уравнений модели и измерением средней скорости по базе в районе мишени). Переход к цифровым сигналам, цифровая фильтрация и использование эталонных сигналов от первых экранов каждой пары экранов обеспечивают выделение сигналов от вторых экранов каждой пары, что позволило приблизить излучатели для получения изображений источников света каждой пары на одном фотоприемнике оптико-электронного преобразователя, тем самым сократить количество оптико-электронных преобразователей и коаксиальных линий связи (соответственно повысив надежность, уменьшив стоимость и снизив погрешность определения координат и скорости). Наклон всех экранов избавляет от сигнала помехи от дульной волны и позволяет использовать мишень на минимальной дальности 25-50 м.Technical result - The proposed arrangement of light sources and optoelectronic converters (respectively, light screens) provides the same distance between the light sources and optoelectronic converters (respectively, the same signals and a decrease in measurement error), proximity to the ideal scheme (respectively, with a high conditionality of the system of equations model and measuring the average speed at the base in the area of the target). The transition to digital signals, digital filtering, and the use of reference signals from the first screens of each pair of screens provide the separation of signals from the second screens of each pair, which made it possible to bring the emitters closer to receive images of the light sources of each pair on a single photodetector of an optical-electronic converter, thereby reducing the number of optical -electronic converters and coaxial communication lines (respectively increasing reliability, reducing cost and reducing the error in determining coordinates and speed awst). The tilt of all screens eliminates the muzzle wave interference signal and allows the target to be used at a minimum range of 25-50 m.
На фиг.1 изображена схема световой мишени, на фиг.2 - схема расположения источников света, оптико-электронных преобразователей и контрольной рамки в тире; на фиг.3 - проекции экранов Э1 Э2, Эy, Эz на вертикальную XY и горизонтальную XZ плоскости, на фиг.4 - проекции траектории на плоскости XY и XZ, на фиг.5 - сигналы на выходе сумматора 2, формируемые при пересечении пулей экранов Э1 и Э2.Figure 1 shows a diagram of a light target, figure 2 is a layout of light sources, optoelectronic converters and a control frame in a dash; figure 3 - projection of the screens E 1 E 2 , E y , E z on the vertical XY and horizontal XZ plane, figure 4 - projection of the trajectory on the plane XY and XZ, figure 5 - signals at the output of the
Устройство содержит источники света И1…И4, оптико-электронные преобразователи Д1, Д2, контрольную рамку КР, коаксиальные линии связи 1, сумматор аналоговых сигналов 2, селектор 3, регистратор (цифровой осциллограф) 4, персональный компьютер 5 с устройством отображения информации (дисплеем) и связи испытателя с компьютером 6, генератор дискретных сигналов 7. Оружие для испытаний устанавливается на станке 8 или удерживается испытателем. Источники света И1,…,И4 установлены в вертикальной плоскости (вдоль стены тира), а оптико-электронные преобразователи - на противоположной стороне (вдоль другой стены тира). Источники света первой пары И1, И2 расположены симметрично V - образно и наклонены на одинаковые по абсолютной величине углы + α и -α, т.е. в противоположном направлении. Источники света второй пары И3, И4 также расположены симметрично V-образно, но развалены снизу на углы - α и +α, так что источники света И1, И3 и И2, И4 соответственно параллельны. Оптико-электронные преобразователи Д1 и Д2 установлены напротив пар источников света И1 И2 и И3, И4 перпендикулярно направлению стрельбы в плоскостях симметрии источники света каждой пары. Выходы оптико-электронных преобразователей соединены со входами схемы 2 суммирования аналоговых сигналов, с выхода которой через селектор 3 поступают на вход цифрового запоминающего осциллографа 4, выход которого соединен с персональным компьютером 5, связанным с устройством 6 отображения информации и связи испытателя с компьютером. Фиг.3 иллюстрирует метод четырех световых экранов (световых клиньев). Базовые экраны Э1 и Э2 перпендикулярны оси Х (параллельны плоскости YZ), экран Эy повернут на угол α относительно оси Z, a экран Эz - на угол β относительно оси Y. Расстояния от плоскости YZ до точек пересечения траектории пули, летящей со скоростью ν параллельно оси Х, обозначены соответственно через р1, рy, рz и р2. На фиг.4 - ПС - плоскость стрельбы, образуемая поворотом относительно вертикальной оси на угол ψ, (x0, y0, z0) - координаты позиции (yp=zp=0, хp=-D), D - дальность стрельбы, - ордината фиктивной позиции, лежащая на касательной к траектории в точке х=0. На фиг.5 изображены: приведенный эталонный сигнал uэпр(t), соответствующий эталонному сигналу uэ(t} на выходе сумматора 2 (фиг.1), формируемому при пролете пули через экран Э1 со скоростью νэ в случае выключенного источника света И2; суммарный сигнал uс(t), формируемый при пролете пули через экраны Э1, Э2 в их нижней части со скоростью νс, когда расстояние между экранами небольшое и сигналы от Э1 и Э2 накладываются друг на друга; разностный сигнал u(t)=uс(t)-uэпр(t), где uэпр(t) - приведенный к сигналу от Э1 в сумме uc(t) по амплитуде и длительности (скорости полета пули) сигнал. Приведенный эталонный сигнал соответствует сигналу при пролете пули через экран Э1, а разностный сигнал соответствует сигналу от пролета пули через экран Э2.The device contains light sources And 1 ... And 4 , optoelectronic converters D 1 , D 2 , control frame KR,
Генератор дискретных сигналов 7 служит для формирования последовательности сигналов, имитирующих сигналы датчиков и используемых при тестировании системы. Переключение сигналов, поступающих на регистратор, осуществляется с помощью селектора 3, реализованного на реле.The discrete signal generator 7 is used to generate a sequence of signals that simulate the signals of the sensors and used in testing the system. Switching the signals entering the recorder is carried out using the
Математическая сущность изобретения заключается в следующем.The mathematical essence of the invention is as follows.
Зададим экран (плоскость) уравнением в следахDefine the screen (plane) as the equation in the traces
где a=-fgα, b=fgβ, α, β - углы наклона следов (линий пересечения с координатными плоскостями XY и XZ); r - абсцисса точки пересечения экрана с осью Х.where a = -fgα, b = fgβ, α, β are the slope angles of the tracks (lines of intersection with the coordinate planes XY and XZ); r is the abscissa of the point of intersection of the screen with the X axis.
Зададим прямолинейную (в окрестности мишени и экранов) траекторию в параметрической формеWe define a rectilinear (in the vicinity of the target and screens) trajectory in the parametric form
где (x0, y0, z0) - точка попадания в плоскости мишени (x0=0); l, m, n - направляющие косинусы траектории, равныеwhere (x 0 , y 0 , z 0 ) is the point of impact in the target plane (x 0 = 0); l, m, n are the direction cosines of the trajectory equal to
Здесь согласно фиг.4Here according to figure 4
где D - дальность стрельбы; - ордината фиктивной позиции; zр - боковая координата фиктивной позиции (zp=0).where D is the firing range; - ordinate of a fictitious position; z p - lateral coordinate of the fictitious position (z p = 0).
В (2) параметр р физически представляет собой расстояние вдоль траектории от точки (x0, y0, z0) - до текущей точки (х, у, z). В случае постоянной скорости p=νt и t есть время полета от точки (х, у, z) до точки (x0, y0, z0).In (2), the parameter p physically represents the distance along the trajectory from the point (x 0 , y 0 , z 0 ) to the current point (x, y, z). In the case of a constant speed p = νt and t is the flight time from the point (x, y, z) to the point (x 0 , y 0 , z 0 ).
Из (1) и (2) для параметра р имеемFrom (1) and (2) for the parameter p we have
В случае идеального расположения экранов (фиг.3) и нормальной к мишени траектории расстояние между экранами Эy и Э2 пропорционально координате y0 точки попадания, расстояние между экранами Эz и Э2 пропорционально боковой (горизонтальной координате z0 точки попадания, а расстояние между параллельными экранами Э1 и Э2 равно базе L и может быть использовано для измерения средней скорости полета пули, относимой к середине базы. С учетом постоянства скорости имеемIn the case of the ideal arrangement of the screens (Fig. 3) and the path normal to the target, the distance between the screens y y and 2 2 is proportional to the coordinate y 0 of the hit point, the distance between the screens z z and 2 2 is proportional to the lateral (horizontal coordinate z 0 of the hit point, and the distance between the parallel screens E 1 and E 2 is equal to the base L and can be used to measure the average speed of the bullet, related to the middle of the base.
где ky, kz - приборные коэффициенты, равные отношениям соответствующих временных интервалов.where k y , k z are instrumental coefficients equal to the ratios of the corresponding time intervals.
Из (6) и (7) следует, что экран Эy является функциональным для определения y0, а Эz - для определения z0.From (6) and (7) it follows that the screen y y is functional for determining y 0 , and z z - for determining z 0 .
В случае ненормальной к плоскости мишени траектории и неидеального расположения экранов (с поворотами одновременно относительно осей Y, Z, т.е. α≠0 и β≠0) при подстановке в (6) и (7) значений р1, р2, рy, рz в соответствии с формулой общего случая (5) получим дробно-рациональные функции. С учетом того, что ограничимся в числителях и знаменателях этих дробей линейными членами. В результате получим следующие уравнения регрессии (модель мишени)In the case of a trajectory abnormal to the target plane and an imperfect arrangement of the screens (with rotations simultaneously relative to the Y and Z axes, i.e., α ≠ 0 and β ≠ 0) when substituting in (6) and (7) the values of p 1 , p 2 , p y , p z in accordance with the formula of the general case (5) we obtain fractional rational functions. Given the fact that we restrict ourselves to the numerators and denominators of these fractions by linear terms. As a result, we obtain the following regression equations (target model)
Так как коэффициенты модели αi, bi, i=0, …4, неизвестны, то проведем идентификацию. Для этого сделаем n≥5 выстрелов, например, по углам и центру мишени, измерим время пересечения экранов в каждом выстреле и координаты пробоин в миллиметровой бумаге на контрольной рамке. Затем решаем системы из уравнений (8) или (9) относительно неизвестных αi, или bi.Since the coefficients of the model α i , b i , i = 0, ... 4, are unknown, we will carry out the identification. To do this, make n≥5 shots, for example, at the corners and center of the target, measure the time of the intersection of the screens in each shot and the coordinates of the holes in graph paper on the control frame. Then we solve the system of equations (8) or (9) with respect to unknown α i , or b i .
В режиме функционирования после выстрела и измерения времен пересечения экранов будем вычислять приборные коэффициенты ky, kz и затем разрешать систему (8), (9) относительно координат.In the operating mode, after firing and measuring the times of crossing the screens, we will calculate the instrument coefficients k y , k z and then resolve the system (8), (9) with respect to the coordinates.
Переписав уравнения (8), (9) в строчку, получим систему двух линейных относительно y0, z0 алгебраических уравнений, которую можно решить, например, по правилу Крамера.Rewriting equations (8), (9) in the line, we obtain a system of two linear algebraic equations with respect to y 0 , z 0 , which can be solved, for example, according to the Cramer rule.
Очевидно, что не при любом произвольном расположении экранов система уравнений (8), (9) разрешима. Если, например, все экраны будут параллельными, то все времена будут одинаковыми при любых y0, z0, и система неразрешима. Математически в этом случае определитель системы равен нулю и система плохо (или совсем не) обусловлена, а число обусловленности, например, по Эвклидовой норме будет равно бесконечности. Минимальное значение числа обусловленности, равное 1, будет в случае диагональной системы, когда каждое из уравнений содержит одну неизвестную, что соответствует идеальному расположению и уравнениям (6), (7).Obviously, not for any arbitrary arrangement of screens the system of equations (8), (9) is solvable. If, for example, all screens are parallel, then all times will be the same for any y 0 , z 0 , and the system is insoluble. Mathematically, in this case, the determinant of the system is equal to zero and the system is poorly (or not at all) conditioned, and the condition number, for example, by the Euclidean norm will be equal to infinity. The minimum value of the condition number, equal to 1, will be in the case of a diagonal system, when each of the equations contains one unknown, which corresponds to the ideal arrangement and equations (6), (7).
Однако в случае небольших дальностей (до 25-50 м в зависимости от калибра пули или снаряда) при расположении экрана параллельно плоскости YZ возникает сигнал помехи, превосходящий полезный сигнал от пролетающей пули и опережающий его. Физически его появление можно объяснить следующим образом. Во время выхода пороховых газов из оси канала ствола образуется сферическая сверхзвуковая волна, радиус которой по мере распространения увеличивается. При достижении экрана волна практически плоская. Фронт волны - это скачок уплотнения, который с оптической точки зрения представляет собой линзу, искажающую ход световых лучей. Это приводит к тому, что поток от излучателя в момент пересечения фронтом волны экрана отклоняется и не попадает на фотоприемник, что эквивалентно затенению излучателя и появлению сигнала на выходе фотоприемника датчика.However, in the case of short ranges (up to 25-50 m, depending on the caliber of the bullet or projectile), when the screen is parallel to the YZ plane, an interference signal appears that exceeds the useful signal from the passing bullet and is ahead of it. Physically, its appearance can be explained as follows. During the exit of powder gases from the axis of the bore, a spherical supersonic wave is formed, the radius of which increases as it propagates. Upon reaching the screen, the wave is almost flat. The wave front is a shock wave, which from an optical point of view is a lens that distorts the course of light rays. This leads to the fact that the flow from the emitter at the moment the front crosses the screen wave deviates and does not fall on the photodetector, which is equivalent to the shading of the emitter and the appearance of the signal at the output of the sensor photodetector.
Экспериментально установлено, что в случае наклона экрана на 6-8 и более градусов сигнал помехи уменьшается до допустимой величины или практически исчезает.It was experimentally established that in the case of a tilt of the screen by 6-8 or more degrees, the interference signal decreases to an acceptable value or practically disappears.
С целью сокращения количества датчиков и коаксиальных линий связи, с учетом необходимости наклона экранов и обеспечения обусловленности системы (приближения к параметрам идеальной схемы по методу четырех экранов) предложена схема расположения фиг.2. В схеме все экраны наклонены и расстояния от излучателей до датчиков одинаковы, что обеспечивает одинаковые сигналы. Расстояние вдоль направления стрельбы (оси Х) между экранами Э1 и Э3 или Э2 и Э4 (фиг.2) не зависит от боковой координаты z, причем в случае экранов Э1 и Э3 оно увеличивается с увеличением y0, а в случае экранов Э2 и Э4, наоборот, уменьшается. Аналогично расстояние между экранами Э1 и Э4 или Э2 и Э3 не зависит от вертикальной координаты y, причем в случае экранов Э1 и Э4 оно уменьшается с увеличением z0, а в случае Э2 и Э3, наоборот, увеличивается. Наконец, разница средних расстояний между экранами Э1, Э2 и Э3, Э4 постоянна и равна базе L. Таким образом, отмеченные расстояния соответствуют идеальной схеме фиг.3. С учетом противоположных зависимостей расстояний от координат, отмеченных выше, и для усреднения погрешностей измерения времен целесообразно использовать следующие приборные коэффициенты в уравнениях (8), (9)In order to reduce the number of sensors and coaxial communication lines, taking into account the need for tilting the screens and ensuring the conditionality of the system (approximation to the parameters of the ideal circuit using the four-screen method), an arrangement of FIG. 2 is proposed. In the scheme, all screens are tilted and the distances from the emitters to the sensors are the same, which ensures the same signals. The distance along the direction of fire (X axis) between the screens E 1 and E 3 or E 2 and E 4 (figure 2) does not depend on the lateral coordinate z, and in the case of screens E 1 and E 3 it increases with increasing y 0 , and in the case of screens E 2 and E 4 , on the contrary, decreases. Similarly, the distance between the screens E 1 and E 4 or E 2 and E 3 does not depend on the vertical coordinate y, and in the case of screens E 1 and E 4 it decreases with increasing z 0 , and in the case of E 2 and E 3 , on the contrary, it increases . Finally, the difference in the average distances between the screens E 1 , E 2 and E 3 , E 4 is constant and equal to the base L. Thus, the marked distances correspond to the ideal diagram of figure 3. Taking into account the opposite dependences of the distances on the coordinates noted above, and for averaging the errors of time measurements, it is advisable to use the following instrument coefficients in equations (8), (9)
Так как при большом расстоянии между экранами пар (между Э1, и Э2 или Э3 и Э4) изображения излучателей не проецируются оптическими системами на чувствительные площадки фотоприемников датчиков, то их необходимо располагать ближе друг к другу. В этом случае при пролете пули в области их наибольшего сближения (для экранов Э1, Э2 - внизу, а для Э3, Э4 - вверху, фиг.2) сигналы от экранов на выходе аналогового сумматора 2 (фиг.1) накладываются друг на друга и необходимо из суммарного сигнала uс(t)=u1(t)+u2(t) выделить сигнал u2(t) от второго по направлению полета пули экрана. Алгоритм выделения второго сигнала u2(t) заключается в следующем. Предварительно при отключенных излучателях И2 и И4 регистрируют сигналы uэ(t) от первых экранов Э1 и Э3, а затем осуществляют их цифровую обработку (сглаживание) в компьютере 5. По каждому эталонному сигналу определяют амплитуду uэm и длительность положительного импульса τэ (по уровню 0,1 uэm). В режиме функционирования при всех включенных излучателях во время выстрела регистрируют суммарные сигналы uc(t) и после их цифровой обработки (сглаживания) по тому же алгоритму, что и для эталонного сигнала) определяют амплитуду u1m первого положительного импульса и его длительность τ1, (по уровню 0,1 u1m). Затем эталонный сигнал приводят к каждому суммарному сигналу путем изменения масштаба по амплитуде и длительности, т.е.Since with a large distance between the screens of the pairs (between E 1 and E 2 or E 3 and E 4 ), the images of the emitters are not projected by optical systems onto the sensitive areas of the photodetectors of the sensors, they must be placed closer to each other. In this case, when a bullet spans in the area of their closest approach (for screens E 1 , E 2 - at the bottom, and for E 3 , E 4 - at the top, figure 2), the signals from the screens at the output of analog adder 2 (figure 1) are superimposed from each other and it is necessary from the total signal u with (t) = u 1 (t) + u 2 (t) to select the signal u 2 (t) from the second screen bullet in the direction of flight. The algorithm for extracting the second signal u 2 (t) is as follows. Preliminarily, when the emitters I 2 and I 4 are turned off, the signals u e (t) from the first screens E 1 and E 3 are recorded, and then they are digitally processed (smoothing) in
Вычитая из суммарного сигнала приведенный эталонный, предварительно смещенный до совпадения первых положительных импульсов суммарного и приведенного эталонного сигналов, находят сигнал от второго экранаSubtracting from the total signal the reduced reference signal, previously biased until the first positive pulses of the total and reduced reference signals coincide, find the signal from the second screen
Система работает следующим образом.The system operates as follows.
Предварительно в цифровом запоминающем осциллографе задается задержка запуска Qз и длина после записи Qп, в сумме не превышающие объема кольцевого буфера Q≥Qз+Qп.Preliminarily, in the digital storage oscilloscope, the start delay Q s and the length after recording Q p are set , in total not exceeding the volume of the ring buffer Q≥Q s + Q p .
Период дискретизации определяется скоростью пули VD на дальности стрельбы D, длиной блокируемого экранами участка траектории Lбл и объемом буфераThe sampling period is determined by the velocity of the bullet V D at the firing range D, the length of the path section L bl blocked by the screens and the buffer volume
Скорость берется с некоторым занижением по сравнению с предполагаемой. Затем находится частота дискретизации МГц.The speed is taken with some underestimation compared to the expected. Then the sample rate MHz
В режиме идентификации для формирования эталонных сигналов, соответствующих экранам Э1 и Э3, выключают питание источников света И2 и И4, запускают осциллограф и производят выстрел по центру мишени.In the identification mode, to generate the reference signals corresponding to the screens E 1 and E 3 , turn off the power of the light sources And 2 and And 4 , start the oscilloscope and fire a shot at the center of the target.
После выстрела пуля последовательно пересекает световые экраны. При пересечении каждого светового экрана часть светового потока, падающего от источника света на фотоприемник оптико-электронного преобразователя, затеняется, и на выходе оптико-электронного преобразователя формируется электрический сигнал, который по коаксиальной линии связи 1 поступает на вход схемы суммирования сигналов 2, а с ее выхода - через селектор 3 на вход записи осциллографа 4. По сигналу, формируемому при достижении первым сигналом порогового уровня, начинается запись информации из буфера в компьютер, начиная с предыстории на Qз. После достижения Qп регистрация заканчивается и производится запись информации, т.е. эталонных сигналов, соответствующих первым экранам пар, с кольцевого буфера в компьютер 5. Затем непосредственно за отсчетным световым экраном Э4 устанавливают контрольную рамку с наклеенной на нее миллиметровой бумагой, включают питание всех источников света и аналогично регистрируют сигналы, соответствующие нескольким (2-3) выстрелам по углам и центру мишени. При этом после каждого выстрела отмечают номер очередной пробоины на миллиметровой бумаге, а после всей серии выстрелов контрольную рамку убирают, на миллиметровой бумаге измеряют координаты всех пробоин, заносят их в компьютер, вызывают программу обработки результатов и определения коэффициентов регрессии αi и bi, также параметров эталонных сигналов (амплитуды и длительности).After the shot, the bullet sequentially crosses the light screens. At the intersection of each light screen, part of the light flux incident from the light source to the photodetector of the optoelectronic converter is shaded, and an electrical signal is formed at the output of the optoelectronic converter, which is transmitted through the
В режиме функционирования (рабочий режим) аппаратура работает аналогично режиму идентификации. После выстрела и записи в память компьютера моментов времени пересечения пулей световых экранов производится фильтрация сигналов, определение амплитуды и длительности первых импульсов суммарных сигналов от первой и второй пар экранов, приведение эталонных сигналов по амплитуде и длительности к суммарным сигналам, определение (путем вычитания приведенных эталонных из суммарных сигналов) сигналов от вторых экранов пар. Теперь по выделенным сигналам определяют времена пересечения (по достижению порогового уровня) каждого из экранов, по формулам (10), (11) вычисляют приборные коэффициенты ky, kz, из системы уравнений (8), (9) вычисляют координаты точек попадания y0, z0 и по формуле (12) - среднюю скорость νcp. После определения координат в серии выстрелов определяют характеристики меткости и кучности стрельбы, среднее значение и среднеквадратичное отклонение скорости в серии. Результаты вычислений выводят на монитор. При необходимости по запросу оператора на монитор выводится сетка координат мишени с отмеченными пробоинами и их номерами в последовательности выстрелов.In the operating mode (operating mode), the equipment operates similarly to the identification mode. After a shot and recording in the computer memory the moments of time when the bullet crosses the light screens, the signals are filtered, the amplitude and duration of the first pulses of the total signals from the first and second pairs of screens are determined, the reference signals in amplitude and duration are converted to the total signals, determined (by subtracting the given reference from total signals) signals from the second screens of pairs. Now, according to the selected signals, the intersection times (upon reaching the threshold level) of each of the screens are determined, the instrument coefficients k y , k z are calculated using formulas (10), (11), and the coordinates of the hit points y are calculated from the system of equations (8), (9) 0 , z 0 and according to formula (12) is the average velocity ν cp. After determining the coordinates in a series of shots, the characteristics of accuracy and accuracy of fire, the average value and the standard deviation of the speed in the series are determined. The calculation results are displayed on the monitor. If necessary, at the operator’s request, a grid of target coordinates with marked holes and their numbers in the sequence of shots is displayed on the monitor.
Предложенная световая мишень по сравнению с прототипом более проста по конструкции, имеет меньшее количество датчиков и коаксиальных линий связи и более высокую точность благодаря цифровой обработке сигналов.The proposed light target in comparison with the prototype is simpler in design, has fewer sensors and coaxial communication lines and higher accuracy due to digital signal processing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008129854/02A RU2378605C1 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Light target |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008129854/02A RU2378605C1 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Light target |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2378605C1 true RU2378605C1 (en) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008129854/02A RU2378605C1 (en) | 2008-07-18 | 2008-07-18 | Light target |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2378605C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711319C1 (en) * | 2019-02-28 | 2020-01-16 | Сватеев Виктор Алексеевич | Method of bring the weapon to normal combat using the middle point of hit two series of 4 shots |
-
2008
- 2008-07-18 RU RU2008129854/02A patent/RU2378605C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2711319C1 (en) * | 2019-02-28 | 2020-01-16 | Сватеев Виктор Алексеевич | Method of bring the weapon to normal combat using the middle point of hit two series of 4 shots |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | Electro-optical target system for position and speed measurement | |
US20080167835A1 (en) | Method and Apparatus for Detecting Sources of Projectiles | |
CN102183183A (en) | Method and device for measuring flying speed and landing coordinate of projectile of double-tube volley weapon | |
CN109539983B (en) | Integrated multi-target vertical target testing device and testing method | |
EP0511293B1 (en) | Acoustic projectile trajectory evaluation device | |
JP2004536286A (en) | Curvature correction method and system in projectile trajectory determination | |
RU2378605C1 (en) | Light target | |
US10612891B1 (en) | Automated ammunition photogrammetry system | |
US6498476B1 (en) | Underwater high speed projectile speed sensing device | |
EP1705497B1 (en) | Efficient and reliable testing of laser rangefinders | |
CN107367201A (en) | A kind of a wide range of multiple target shell fries drop point sound localization method | |
RU2576333C1 (en) | Method of determining ballistic characteristics of projectiles and data processing system for its implementation | |
CN107228955A (en) | A kind of sky calibrating installation | |
RU2388990C2 (en) | Shooting range | |
RU2335785C1 (en) | Laser doppler radar | |
CN110806572B (en) | Device and method for testing distortion of long-focus laser three-dimensional imager based on angle measurement method | |
CN211669359U (en) | Long-focus laser three-dimensional imager distortion testing device based on angle measurement method | |
RU2250476C2 (en) | Measuring of a shell's initial speed mode and device for its realization | |
GB2109548A (en) | Method of and apparatus for measuring flow vectors in streams of gas | |
KR101570062B1 (en) | System and method for measuring the rate of fire using sound pressure | |
KR101954445B1 (en) | System and Method for Evaluating hit point of shell | |
US3147335A (en) | Optical miss-distance indicator | |
CA2086234A1 (en) | Method and device for determining an orientation related to a mobile system, particularly the line of sight in a helmet sighting | |
CN106643798B (en) | Visible light target simulation system | |
KR20130143337A (en) | Measuring apparatus and method of missile impact group and velocity using line laser and photodiode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100719 |