为验证弹丸穿过天幕立靶时6个光幕响应时间是否一致，以提高测试设备测速精度，提出了一种用于检测天幕立靶光幕响应时间一致性的测量方法，设计了一种基于该测量方法的模拟弹丸过幕信号源测试装置。该装置调用存储在ROM中的弹丸轮廓数据，经DA转换控制两路光源间隔亮暗变化一次，用于模拟弹丸依次穿过探测光幕所遮挡的光能量变化。利用信号采集与处理仪同步采集两路输出信号时间间隔，与装置设定时间间隔的差值比较完成测试。测试结果表明：输出两路信号的时间间隔与设定时间间隔间的差值均小于1 μs，满足6个光幕响应时间一致性技术指标要求，该测试装置及测量方法可用于天幕立靶光幕响应时间一致性测量。

为提高单线阵CCD相机双激光器立靶测量系统的坐标测量精度, 为系统设计提供理论和实验依据, 对系统测量误差进行了理论分析, 在建立系统数学模型的基础上, 推导了系统测量误差公式, 采用Matlab软件对测量误差进行了仿真, 获得了各误差影响因素对着靶坐标测量误差影响的大小和趋势, 以及1 m×1 m靶面内的误差分布, 并通过模拟实弹实验对误差分析结果进行了实验验证, 实验结果表明, x坐标测量误差的标准差σx为4.1 mm, y坐标测量误差的标准差σy为10.2 mm, 模拟实弹实验坐标测量误差与理论分析结果一致。

针对线阵 CCD立靶系统中线阵相机的标定问题, 提出了一种现场自标定方法。首先, 根据系统测量原理与光学成像原理建立系统线阵相机自标定模型；其次, 利用基于局部区域效应的亚像素检测算法检测线阵图像中靶标特征边缘的像素位置；最后, 根据自标定函数模型, 利用最小二乘法求解像素坐标与实际物理坐标之间的映射关系。整个标定过程既不用求解相机内外参数, 也无需将相机与系统分离标定, 有效降低了线阵相机标定的复杂度, 提高了标定效率。实验结果表明, 该方法具有较高精度, 满足工程应用需要。

提出一种基于4个线阵TDI-CCD相机组成的三空间靶面结构对多弹丸着靶参数进行测试, 以解决弹幕**等高射速**多弹丸同时着靶时的立靶密集度测试难题。测试时, 2个CCD相机在空中交汇形成与预定弹道方向垂直的立靶靶面I; 靶面II和靶面III分别由1个CCD相机的探测面形成, 并分别与靶面I在竖直方向和水平方向上成一定夹角。根据三靶面的空间几何结构、飞行弹丸在4个线阵CCD相机上的成像时间和成像角度, 分析了单发弹丸的着靶坐标、飞行速度和穿靶角度。根据多弹丸在三靶面间的成像位置关系以及弹丸飞行速度约束, 推导出多发弹丸着靶时的时空散布参数, 如弹序、弹丸存速和着靶坐标。仿真和实际试验验证显示测试的多靶面间目标匹配率达到100%。 提出的测试方法有效地解决了多发弹丸同时着靶时出现的假目标问题并克服了单CCD立靶测试参数单一等缺点。

单线阵CCD立靶相对其它立靶方法而言具有结构简单、成本低等优势,而系统参数的准确标定是测量精度的保证.针对该立靶测量系统,通过建立标定模型确定了影响测量精度的各系统参数,包括镜头主点,激光器位置,相机的倾角、焦距和原向反射膜高度.将整个系统参数看做一个黑盒模型并进行整体标定,只需考虑黑盒的输入和输出端,根据CCD相机所接收到弹丸双投影点的位置计算弹丸的坐标.实验结果表明在靶面大小1m×1m时,理论计算值与实际放置模拟弹丸之间的偏差小于5mm.

提出了一种基于单线阵CCD相机的坐标测量系统。将相机的探测光幕面和激光器的光幕面设置在同一个平面内, 投影板被激光器照亮, 为相机提供具有一定亮度的探测背景。当两发弹丸同时穿越由激光器和线阵相机共同组成的探测光幕面时, 会挡住激光器投射在投影板上的部分光线, 并在投影板上留下两个弹丸的投影。相机采集到两个投影的影像和两发弹丸自身的影像, 并通过计算机图像处理对两种影像加以区分和位置识别, 得到弹丸在CCD器件上的成像点和弹丸在投影板上的投影点中心的位置坐标, 然后再根据激光器发光点和探测镜头主点位置等系统参数, 最终便可求解得到两发弹丸的着靶坐标。结果表明, 所提出的测量原理是可行的, 测量误差在靶面面积为0.5m×0.5m时约为1mm, 如果进一步增大测量靶面面积, 则可以满足现有靶场的测试需求。

针对靶场测试当中CCD立靶测量系统需要稳定可靠触发的需求, 提出一种双光幕触发系统。采用镜头式光幕探测器配合高亮度LED慢散射光源组成触发探测光幕, 利用2个同样的光幕探测器配合测时装置组成区截测速系统, 根据测得的速度值判定飞越探测光幕的目标是否为真实弹丸, 并决定是否输出触发信号。根据速度值V和触发光幕至CCD探测光幕的距离计算出弹丸飞越至探测光幕的时间, 然后在弹丸飞越将近至探测光幕的时刻输出触发信号。该方案不但可以提高系统的稳定性, 避免非真实目标对系统的干扰, 还可以为后续CCD图像采集系统在准确时刻提供触发信号。经实验证明, 所设计的双光幕触发系统的速度测量误差不大于0.4％, 完全满足CCD立靶测量系统需要精确触发的要求。

针对三发弹丸同时着靶时密集度难以测量的难题，提出一种高速单彩色线阵CCD相机的坐标测量方案.以红、蓝、绿三种颜色扇形一字线激光器作为光源，当飞行弹丸穿越CCD相机与光源共面的光幕时，弹丸在投影板上留下投影，用CCD相机采集投影板上的弹丸投影影像和弹丸自身影像.运用图象处理和坐标计算法识别并计算得到投影点的坐标，按照直线相交的原理求解得到弹丸穿越光幕的坐标.实验分析和仿真表明，该方法能够测量三发弹丸同时着靶的密集度，对研制一类高射频**和多管**的弹丸着靶坐标测量系统具有指导意义.

针对CCD立靶在室外自然环境下和配有主动光源的工程应用，提出一种基于背景图像分析的光源适用性判定方法。在图像采集与实际测试状态一致的条件下，采集无目标背景图像，通过数字图像处理，确定采集视场内各个位置处图像的灰度变化范围Δf及灰度均值fmean，若背景图像中各个像元的fmean>2×Δf，即认为CCD立靶可以对目标图像进行可靠识别。实验室及外场CCD立靶应用实验结果验证了该判据的有效性和可靠性。

为了测量大靶面立靶坐标, 提出了一种激光光幕靶的坐标测量方法, 该方法采用4个90°扇形激光器作为发射光源, 高灵敏度的光电二极管阵列作为接收装置。4个激光器发出的光相互交叉形成一个矩形激光光幕, 当子弹穿过激光光幕时, 会分别在x方向和y方向挡住一部分激光, 促使相应的光电二极管产生信号; 经过信号的采集和分析得到弹着点坐标, 最后经过实弹试验得到子弹的坐标。结果表明, 该立靶系统具有高精度和高灵敏度的特点。