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。

传统的幕中触发法在计算过幕时刻时是将光幕沿厚度方向的分布理想化为矩形,实际光幕由于镜头成像原理,其厚度呈梯形分布。当光幕之间存在夹角或弹丸斜入射光幕时会引入过幕时刻的提取误差。基于光幕探测器输出信号的幅值与弹丸在光幕中的位置呈线性对应关系,提出了一种弹丸穿过倾斜梯形光幕特征时刻修正算法。通过对光幕厚度的分析,采用迭代修正算法计算出半峰值点和弹道线与光幕中心面交点的时间差,得到弹尾到达光幕中心面的准确时刻。实弹射击表明,修正算法提取过幕时刻精度平均提高7.9%,可以直接用于六光幕天幕立靶测量系统。

针对传统基于三角形原理的测量方法对结构参数要求严格、装调难度大的不足，提出了一种基于空间解析几何原理的平面方程模型和算法。采用最小二乘法曲线拟合的方法确定已标定的两个倾斜光幕的平面方程，通过弹道线与四个光幕的平面方程组的联立求解，实现弹丸速度和着靶位置的精确测量。文中的方法降低了对两倾斜光幕的安装和装调难度，采用实弹射击的方式对所提方法进行验证，结果表明：所提的四光幕阵列的平面方程模型与算法简化了四光幕阵列结构装调，节省了人力，提高了测量精度。

针对现有四光幕精度靶理想化结构模型及测量精度分析无法满足其工程化设计及发展需求的问题,构建了通用的四光幕精度靶工程化结构模型,推导了相应的坐标测量及误差传播公式,仿真分析了着靶位置、靶距、幕面夹角、靶面大小、弹丸斜入射角度等多参量对系统坐标测量精度的影响,得到了系列坐标测量误差分析数据.最后给出了一实际四光幕精度靶的结构及理论坐标测量误差估计.实弹射击表明,该系统在1 m×1 m有效靶面内的X、Y坐标测量误差均小于2 mm,与理论仿真分析结果接近,验证了所提工程化测量模型的正确性,测量精度分析有效.研究结果可为实用型四光幕精度靶的设计及测量精度评估提供可靠参考.

针对传统幕中触发时刻提取方法未考虑光幕幕厚分布不均匀而引入的测量误差, 提出了一种弹丸以一定角度穿过光幕厚度呈倒梯形分布光幕的过幕时刻提取方法.通过分析光幕的空间分布, 推导了相应的计算公式将弹尾到达光幕厚度中心面的时刻与弹丸穿过整个光幕时间的比值转换为中心面所在位置与弹丸在光幕中飞行距离的比值, 利用迭代算法提取出弹尾到达光幕中心面的时刻, 并计算出弹丸的外弹道飞行参数.实弹射击表明, 算法在一定范围内可将六光幕阵列天幕立靶测量误差减小1mm.

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.

为了解决靶场测试中对于双管齐射**飞行矢量和着靶坐标的测量问题,提高测试精度,介绍了一种基于多幕面装置的非接触测试方法。文中详细介绍了装置的构成,分析了测试方法的原理,并利用MatLab软件进行了仿真测试,根据其技术特点和仿真结果,对工程应用存在的实际问题进行了讨论。装置系统可以完成对双管齐射**的测试,能够区分弹丸穿过幕面的正确时序并根据相应规则进行计算并得出结果。

针对现有双CCD交汇立靶在室内使用时存在的光源复杂的问题, 提出一种单线阵CCD相机立靶测量原理。采用一台线阵CCD相机, 配合两个小功率半导体扇形一字线状激光器和投影板作为光源, 将CCD相机的探测光幕面和激光光源的光幕面调整在同一个面内, 当弹丸穿越探测光幕面时, 挡住了两个激光器投射在投影板上的部分光线, 并在投影板上留下对应两个激光器的弹丸的投影, CCD相机采集到两个投影点的影像, 并通过计算机处理得到投影点的位置坐标, 进而求得弹着点的X, Y坐标。给出了测量原理及公式, 并对测量误差进行了分析, 结果表明, 在测量靶面为1 m×1 m时, X和Y坐标测量误差均小于1.4 mm, 该方案具有测量原理简单, 成本低、且易于工程化的优点。