光幕阵列光幕平面方程精确标定技术

摘要

在兵器靶场试验中，天幕立靶测量装置是目前国内唯一能够测量高射速连发弹丸立靶密集度的自动测试设备，为准确评估武器系统的战斗效能起到至关重要的作用，该设备测量精度与光幕阵列平面方程的标定精度密切相关。精确标定光幕阵列光幕平面方程是天幕立靶所测数据准确性和可靠性的有力保证，是测量仪器在出厂前中不可缺少的关键环节之一。本文研究了光幕阵列光幕平面方程精确标定技术，主要研究内容如下:
　　1)研究了光幕阵列及相关标定方法的国内外发展现状，总结了常见标定方法的优缺点。分析了天幕立靶光幕阵列的特点，并进行了实验验证。讨论了实际工程中影响天幕立靶测量结果精度的关键因素，进而分析了传统采用的双经纬仪标定天幕立靶光幕平面方程的不足。
　　2)提出了一种双经纬仪精确标定光幕平面方程的优化设计方案。设计了LED面光源作为天幕立靶光幕的投射光源，避免产生光幕离轴现象;仿真优化了双经纬仪测量系统的测量布局及基准尺的位置和姿态，实现了双经纬仪的最佳布站;研究了光幕厚度中心识别技术，设计了具有平移、旋转、升降、微调及图像拍摄与处理等功能的专用光幕接收装置，提高了寻找与识别光幕厚度中心面的精度。
　　3)搭建了天幕立靶光幕阵列光幕平面方程标定的原理实验平台，验证了相机精确识别光幕中心算法的可行性，完成了光幕平面方程的标定及光幕阵列幕面图的绘制。通过实弹射击实验验证了此方案的可行性与合理性。优化后的标定方法比传统双经纬仪标定方法，坐标精度提高10.6％。
　　4)利用数值评定的方法，进行了光幕平面方程标定的测量不确定度的评定，在空间10m×7m×4m内，光幕平面方程的扩展不确定度为2.6996mm，完善了标定结果。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 光幕阵列的国内外研究现状

1．2．2 标定方法的国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

2 探测光幕平面方程标定方法及影响因素分析

2．1 探测光幕的形成与结构特点

2．1．1 光学镜头相关参数

2．1．2 探测光幕结构的理论分析

2．1．3 光幕结构特点验证实验

2．2 探测光幕相关因素对测量精度的影响

2．2．1 天幕立靶调平与调平行的影响

2．2．2 光幕平面空间角度对测量的影响

2．2．3 光幕空间结构对测量的影响

2．3 双经纬仪标定光幕平面方程方法及影响因素分析

2．3．1 标定光幕平面方程的方法

2．3．2 影响标定精度的因素分析

2．4 本章小结

3 双经纬仪标定光幕平面方程方案设计与优化

3．1 总体方案

3．2 光源优化设计

3．3 双经纬仪三维测量布局优化

3．4 双经纬仪基线标定优化方法研究

3．5 光幕厚度中心精确识别技术优化研究

3．6 本章小结

4 光幕阵列光幕平面方程标定实验与验证

4．1 标定实验与数据处理

4．1．1 实验平台搭建

4．1．2 光幕平面方程标定实验

4．1．3 标定实验数据处理

4．2 实弹射击验证试验

4．2．1 实弹射击试验

4．2．2 试验数据处理

4．3 本章小结

5 测量不确定度评估

5．1 光幕面空间点坐标标定不确定度分析

5．1．1 数学模型

5．1．2 z坐标不确定度评定

5．1．3 x坐标不确定度评定

5．1．4 y坐标不确定度评定

5．2 光幕平面方程标定不确定度分析

5．2．1 平面度误差模型

5．2．2 平面度测量结果的不确定度评定

5．3 本章小结

6．1 结论

6．2 下一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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