针对超高射频**射频高、弹丸空间散布大、飞行速度高的特点, 设计了一种大面积高精度的激光光幕靶, 用于射击密集度的测试。提出了由线激光器、光源整形系统、激光检测阵列共同组成的激光光幕靶设计方案, 给出了弹丸坐标的求解原理和计算模型, 得出不同大小靶面的x、y坐标计算误差, 并对结果进行了分析, x坐标计算误差的标准差为0.015mm, y坐标计算误差的标准差为0.134mm, 证明了测试靶有很好的可拓展性。通过实弹射击验证, 得到x坐标最大误差为1.91mm, y坐标最大误差为1.92mm, 表明测试靶可以有效满足超高射频**射击密集度测试需求。

为了解决测试弹幕**弹着点激光靶信号通道过多的难题, 提出了模块化的系统组成以及基于现场可编程门阵列加中央处理器的并行数据采集方案, 分析了被测弹丸飞行参量及数据采集和存储速度要求, 给出了平行阵列激光靶的坐标定位原理, 设计了结构简单、可靠性高的光电检测电路, 推导了电路灵敏度调整方法, 并进行了数据采集实验验证。结果表明, 该系统易安装调试、工作可靠性高, 采集和存储速度满足弹幕**密集度测试需要。

现有的六幕光幕靶测量系统实现了近距离弹丸速度、姿态以及着靶坐标的测量,而在实际工程应用中需要计算的是弹丸整个飞行过程中的速度、姿态以及远距离的落点坐标。针对现有系统工程部署中的不足,提出了双交叉结构的六幕光幕靶的设计原理。利用双交叉结构的六幕光幕靶的测量结果以及外弹道计算原理,通过四阶龙格-库塔方程建立了弹道测量模型,实现了弹丸飞行全过程的弹道测量和计算。通过使用弹道系数1.0的标准弹丸进行仿真实验和分析,计算出其射程和射高分别可以达到16 269 m和3 672 m,证明了其与实际的弹丸运动曲线相吻合,能够实际应用于工程部署。

为满足主动光幕测速系统的测试需求, 在分析弹丸光信号特征的基础上设计和研制了一种弹丸光信号模拟装置。通过该模拟装置生成了在不同环境条件下的弹丸反射光信号, 其中包括弹丸形状、弹丸反射系数、背景光大小、弹丸速度、电磁干扰和蚊虫侵入等。利用这些不同的光信号对主动光幕测速系统探测单元的性能进行了测试实验, 获得了弹尾时刻的最佳判决方式。通过与实地靶场实验对比, 进一步验证了弹丸光信号模拟装置的正确性和探测单元的有效性。

针对飞行破片动能测试，提出了一种采用光幕测试飞行破片动能的方法。该方法采用两台光幕靶测试飞过光幕的破片的速度，通过破片穿过光幕输出的波形提取体积信息，得到破片的穿靶质量，进而得到破片的动能。文中分析了光幕输出波形与破片体积关系的理论模型，采用3种典型的旋转对称形状物体仿真验证了理论模型，并研究了一种标定方法。实弹射击试验表明，所提方法可以测量旋转对称破片或弹丸的动能，测量精度满足靶场测试的要求。

针对光幕靶在使用中易受到蚊虫、冲击波和光电器件随机噪声干扰因而可靠性差的技术难题，提出一种测速光幕靶用数字信号处理算法。利用数据采集仪采集光幕靶输出的弹丸过靶信号，通过莱达因准则剔除偶发性干扰数据。通过阈值比较法判断出弹丸信号的时间范围后，利用4次高斯公式对一定时间范围内的采样数据进行曲线拟合，并准确计算出半峰值触发时刻点，实现低采样率下的高精度测量。研究的信号处理算法利用计算机进行仿真验证，其原理正确，计算效率高。配合XGK-2002型光幕靶进行实弹射击试验，测试数据表明：该算法可准确计算出各类弹丸信号的过幕时刻，极大地提高了光幕靶的稳定性和适用范围，测量相对误差不大于0.1%。研究的算法同样适用于一类动态特征信号的提取与计算。

针对测量弹跳弹丸空中炸点高度的难题，提出一种光电测量方法。该方法利用弹丸落地弹跳后在空中做匀减速运动建立数学模型，通过声传感器、光幕靶、火焰探测器和双路测时仪测量弹丸在空中几个特征点的时间间隔，配合光幕靶的靶距等布靶结构参数，利用测量公式计算出空中炸点高度。文中对所提方法进行了测量不确定度分析，经理论分析，系统的测量不确定度小于20 mm。结果证明该方法测量精度高、实时性好、可靠性高，仪器布放简便，所用设备均为靶场常用测试设备，易于工程化实现。文中介绍的方法适用于一类落地后再次弹跳后爆炸和民用礼花弹空中炸高的测量场合。

为了降低弹丸着靶点检测的成本，提出了一种新的弹着点检测原理。采用单列光源，经两面条形表面反射镜反射后，形成“Z”型的三道光幕，用于实现对弹丸等飞行目标的测速及定位。弹丸的速度和着靶点水平方向的坐标可以通过对时间的测量得到，弹丸着靶点竖直方向的坐标可以通过单列光探测器获知。文中对检测原理进行了研究，对光源、探测器、信号特征、有效测试区域、射频测试能力等进行了分析，并在桌面进行了原理性试验。高速摄影机拍摄的小球坐标与“Z”型结构测量出的坐标相对位置误差为0.1~1 mm，传统区截靶法与“Z”型结构测量出的小球速度相对测速误差为0.02%~0.2%，说明基于反射镜的“Z”型结构在定位和测速方面的应用具有可行性，提出的方法具有结构简单、解算方便、节省成本的特点。

提出了一种能同时测量高射频火炮射击速度和密集度的大面积激光光幕靶设计方案。采用半导体激光脉冲调制、光电传感器列阵接收和单片机数字处理技术，不仅实现了光靶与计时系统一体化，而且有效地去除诸如炮口闪光、外界自然光及蚊虫等干扰，提高了测量的灵敏度、精度和可靠性。