單兵武器火控多參數(shù)檢測系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展，單兵武器火控作戰(zhàn)系統(tǒng)已成為國家安全依賴的戰(zhàn)略性需求，是未來高科技反恐戰(zhàn)爭與局部戰(zhàn)爭依賴的一種高新技術(shù)產(chǎn)品。在目前高強(qiáng)度電子對抗條件下，單兵武器火控作戰(zhàn)系統(tǒng)作為未來理想單兵戰(zhàn)斗武器，將突擊步槍、榴彈發(fā)射器與火控設(shè)備合一，摒棄了傳統(tǒng)的視軸與目標(biāo)簡單對準(zhǔn)的射擊原理，具有晝夜觀瞄、測距、環(huán)境溫度探測和步槍彈/榴彈瞄準(zhǔn)點(diǎn)自動(dòng)裝表、信息輸出等功能，以其精確打擊目標(biāo)的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。目前，單兵武器火控系統(tǒng)性能參數(shù)檢測

2、手段卻很落后，部分參數(shù)的檢測方法尚處于靶場立靶的主觀測量，無法滿足現(xiàn)階段高性能的單兵武器火控設(shè)備的檢測需求。因此，根據(jù)單兵武器火控多參數(shù)檢測現(xiàn)狀，本文針對某型單兵武器火控設(shè)備的彈道裝表解算精度、瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)精度、瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)范圍，火控設(shè)備的測距精度、作用距離、槍目角測量精度、環(huán)境溫度測溫精度等多參數(shù)的檢測問題，開展了單兵武器火控多參數(shù)檢測系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究，對提高我國單兵武器火控作戰(zhàn)系統(tǒng)的整體性能具有重要意義。
　　通過查閱大量國內(nèi)外

3、相關(guān)文獻(xiàn)資料，研究了單兵武器火控設(shè)備組成與各部分功用。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)了檢測系統(tǒng)的研究背景、目的意義及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在研究半實(shí)物模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對單兵武器火控多參數(shù)的檢測需求，給出了檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)組成與各部分功用；重點(diǎn)研究了彈道解算裝表精度的檢測原理、測試流程及瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)量的檢測原理。
　　基于角運(yùn)動(dòng)模擬技術(shù)，采用俯仰回轉(zhuǎn)臺(tái)模擬火控設(shè)備精準(zhǔn)射擊姿態(tài)時(shí)的槍目角。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)完成了俯仰回轉(zhuǎn)臺(tái)的整體結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)、電機(jī)的選取與軸系尺寸設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，研究其控制方案；采用變密度法的拓?fù)鋬?yōu)化方法對俯仰回轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行最小質(zhì)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化。利用有限元分析方法，對轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行自重、模態(tài)、熱（冷）變形、頻率響應(yīng)進(jìn)行分析，確保槍目角模擬分系統(tǒng)在野外靶場環(huán)境下的使用可靠性與環(huán)境適應(yīng)性。
　　采用計(jì)數(shù)器法與時(shí)幅轉(zhuǎn)化相結(jié)合的方法，研究了激光回波大氣傳輸距離模擬技術(shù)，其模擬距離將作為彈道裝表解算精度檢測的測距信息真值。針對距離模擬完成了該模擬器的接收模塊驅(qū)動(dòng)電路設(shè)

5、計(jì)、高精度延時(shí)模塊的軟件核心程序與斜坡延時(shí)電路設(shè)計(jì)、輻射模塊激光器驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；采用MODTRAN大氣傳輸數(shù)據(jù)庫與半波片和偏振片組合的方法，進(jìn)行了激光大氣傳輸回波能量模擬技術(shù)的研究。在激光回波功率數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，完成了激光輻射模塊激光器功率的選取與準(zhǔn)直物鏡設(shè)計(jì)，通過調(diào)用MODTRAN大氣傳輸數(shù)據(jù)庫確定國軍標(biāo) GJB2241A中仲裁試驗(yàn)中能見度距離、溫度濕度、氣壓等標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境參數(shù)，依據(jù)這些參數(shù)計(jì)算激光大氣傳輸透過率，并采用半波片和偏振片

6、組合實(shí)現(xiàn)了模擬器輻射模塊透過率0~1之間高精度連續(xù)變化，結(jié)合毛玻璃以實(shí)現(xiàn)激光在大氣傳輸后回波能量大小與分布的復(fù)現(xiàn)。
　　針對火控瞄具瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)量的測量，建立了基于機(jī)器視覺判讀的檢測數(shù)學(xué)模型。為同時(shí)滿足瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)精度與移動(dòng)范圍兩項(xiàng)指標(biāo)高分辨率、大視場的檢測需求，借助MATLAB仿真分析軟件計(jì)算變焦鏡頭各組態(tài)初始參數(shù)，采用ZEMAX完成了CCD相機(jī)變焦鏡頭的設(shè)計(jì)；針對光學(xué)設(shè)計(jì)完成后的大視場時(shí)短焦組態(tài)下的畸變現(xiàn)象，提出了基于直線特征的視

7、場儀棋盤格分劃畸變校正方法，將帶權(quán)重因子的彎曲測度做為指標(biāo)函數(shù)，離圖像中心不同距離的曲線給予不同的權(quán)重值，作為求取最終畸變參數(shù)的目標(biāo)函數(shù)，在最小化目標(biāo)函數(shù)過程中求解出最優(yōu)畸變系數(shù)進(jìn)而校正畸變；研究了火控瞄具箭頭靶標(biāo)的機(jī)器視覺識(shí)別方法。
　　依據(jù)-40oC~+60 oC的瞄準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)量檢測工作溫度指標(biāo)，進(jìn)行了變焦鏡頭熱光學(xué)特性分析與撓性壓圈被動(dòng)消熱差結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。手動(dòng)劃分高質(zhì)量的六面體網(wǎng)格進(jìn)行仿真建模，并考慮了硫化膠層（RTV）對鏡頭

8、熱光學(xué)特性的影響。提出了一種撓性壓圈的被動(dòng)消熱差結(jié)構(gòu)，并通過優(yōu)化撓性壓圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得光機(jī)結(jié)構(gòu)在軸向溫變位移可控。結(jié)合 Zernike多項(xiàng)式擬合優(yōu)化后的光機(jī)結(jié)構(gòu)在溫度變化后各組元鏡片面形，通過ZEMAX分析溫度載荷下的變焦鏡頭的成像質(zhì)量。通過溫度應(yīng)力可靠性實(shí)驗(yàn)對熱光學(xué)分析結(jié)果與變焦鏡頭的溫度適應(yīng)能力進(jìn)行驗(yàn)證。
　　全面分析了檢測系統(tǒng)各參數(shù)檢測的檢測精度，完成了相應(yīng)的檢測精度驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果表明所研究的單兵武器火控多參數(shù)檢測系統(tǒng)是正