炮控系统性能测试方法

角 位 移 量 测 量 方 案 ， 对 Ｃ Ｄ 坐 标靶 方 法 作 了改 进 ， 能 保 证 足 够 的测 量 精 度 和测 量 范 围 ， 有 较 高 的性 能 价 格 比 。 并 Ｃ 一 既 又
关 键词 ： 控 系统 ， 炮 角位 移 量 ， 自动 检 测
中 图 分 类 号 ； ２ ４ ５ ＴＪ Ｏ 十． ＴＰ ７ ＋． ， ３ ３ ７ 文献标识码 ： Ａ
Ｈｚ ， 相 邻 两 帧 之 间 的 位 移 量 为 １ ８ ｉ ５ｍｉ 由 ）则 ． ／ ． ｌ ， Ｃ Ｄ 的帧频 带来 的误差 达到 １ （０ ） 无 法满 足 Ｃ ２ １ ，
收 稿 日期 ｌ ０ １ ０ — ３ ２ １ —５１
修 回 日期 ：０ ｉ０ — ８ ２ １ －５２
的矛盾 ， 因此其 应用 范 围受 到 了限制 。 文献 ［ ］ 出 的基 于 双 Ｃ Ｄ 的测 量 方 案 （ 图 ８提 Ｃ 如 ２ 可 以 看作 是 对 文 献 ［ ］ 的“ ） ２中 两个 经 纬 仪 交 会 测
图 ４ 某 型 坦 克 炮 控 系 统 典 型 过 渡 过 程 曲 线
线斜 率 很小 。当 采样 频 率 为 ２ ５Ｈｚ时 ， 样 周 期 为 采 ００ ， 时 ， ． ４ｓ 此 最大 相对 误 差为 ３ １ ＜４ ， ／ ５ 大大小 于
文献 Ｅ ］ ｇ 中粗 略 推断所 得 结论 。 当采 用 隔行 扫 描 Ｃ Ｄ 摄 像 头 时 ， 于 Ｃ Ｄ 成 Ｃ 由 Ｃ
牲垂 直 分辨 率 （ 降低一 半 ） 的代 价 获得 两倍 的采样 频 率 。 由于 降低 的分辨 率 可 以通过 缩 小视 场 区域 的办
法弥 补 ， 因此 不会 影 响到 位置 测 量精 度 。 通 过 以上分 析 ， 用 标准 工业 级 Ｃ Ｄ摄像 头完 采 Ｃ 全可 以满足 采样 频率 的要 求 ， 以 大大 降低成 本 。 可
试 ” 法 的 自动 检测 实现 。 方案 同样 存在 测 量范 围 方 该
＊基 金 项 目 ： 队科 研 计 划 基 金 资助 项 目 军 作 者 简 介 ： 天 庆 （ ９ ３ ） 男 ， 南 郑 州 人 ， 授 、 士 常 １６一 ， 河 教 博
生导 师 ， 究方 向 ： 研 导航 制 导 与 控 制 。
收标 准 。
激光 （ 光纤 ） 螺测 量 有精度 高 、 陀 漂移 小 、 环境 适
应 性 强 、 装使 用方 便 等特 点 ， 目前 高精 度 陀 螺 的 安 但 价格 还 比较 高 。
激光 器 ＋Ｐ Ｄ 光 学测 量 靶 法 、 Ｃ Ｓ Ｃ Ｄ＋ 点 光 源 测
１ 研 究现 状
圈 ２ 基 于 双 Ｃ Ｄ 的测 量 方 案 示 意 图 Ｃ
像 实 际是 按 照两倍 于帧频 的场频 分奇 偶 场曝 光 。此
时 ， 捉到 的运动 图像 将 出 现 由 于奇 偶 场 曝 光 时 间 捕 不 一 致 而产 生 的混叠 （ ５ 。将奇 偶 场 图像分 离 ， 图 ） 则
可 消 除运 动 混叠 （ ６ ， 且 得 到 场 频 为 ５ （ ０ 图 ）并 ０Ｈｚ ６ Ｈｚ 的采 样 频 率 ， 时 ， 对 误 差 可 以缩 小 到 １ ５ ） 此 相 ． ％
必 须成 倍 提 高 ， 有 高精 度刻 线 的坐标 靶 制作 费 用 具
图 ６ 分 离 后 的 奇 场 图像
采 用 隔行 扫描 Ｃ Ｄ 奇偶 场 分离 图像 ， 够 以牺 Ｃ 能
比较 高 ； 为保 证 速度 量 的 测试 精 度 ， 须 使 用 帧 ② 必
频 在 １ ０帧 以上 的非 标 Ｃ Ｄ， ０ Ｃ 价格 昂贵 。
炮 塔 的转角 ， 与现行 国军 标 中有 关坦 克炮控 系统 （ 稳
定器） 性能检测 方法 完全 一致 。
， ห้องสมุดไป่ตู้
图 ５ 隔行 扫 描 Ｃ Ｄ 摄 像 头 运 动 混 叠 图像 Ｃ
图 ３ 坐 标 靶 示 意 图
目前 来讲 ， Ｃ Ｃ Ｄ＋坐标 靶 测 量法 是 一种 比较 好 的测 量 方法 ， 文献 Ｅ ３ 出 了该 方法 的一些 不足 之 但 ３提 处 ： 为提高 位移量 的测试 精度 ， ① 坐标靶 的刻 线精 度
引 言
炮控 系统 是 主 战 坦 克 、 兵 战 车 以及 装 甲 突 步
关键 技术 难题 。为 了解决 自动测量 的问题 ， 献 ［ ］ 文 ３
总结 了现有 的多 种测 量 方法 ： Ｃ ①Ｃ Ｄ＋ 坐标 靶［ ② ； 激光 器 ＋Ｐ Ｄ光 学测 量 靶［ ＠Ｃ Ｄ＋点 光 源 ； Ｓ ； Ｃ ④ 激光 （ 纤 ） 光 陀螺 ； 电测 法［ 。文 献 ［ ］ 出 了基 于 ⑤ ７ ］ ８提
以下 ， 足测量 要 求 。 满
Ｃ Ｄ＋坐标靶 测量 法可 以通过 坐标靶 的象 限划 Ｃ 分 （ ３ 来 扩 展测 量 范 围 ， 图 ） 因此 可 以采用 缩 小 视 场 区域 的 方法 获得 非 常高 的测 量 精 度 ， 同时 不需 要 而
缩 小测 量范 围 。
该 方法 通过测 量炮 口直线 位移 量来计 算火 炮及
在 炮 控 系 统 性 能 测试 中 ， 位 移 量 的测 量 是 一 角
量法 （ 图 １ 这两 种方 法 中 ， 如 ） 由于 Ｐ Ｄ 和 Ｃ Ｄ等 感 Ｓ Ｃ
光 器 件面积 有 限 ， 了满 足 测量 范 围的要求 ， 要 使 为 需 用 光 学成 像 装 置 ， 这样 就 存 在 测 量范 围与 测 量 精 度
下面 ， 主要 就 Ｃ Ｄ 帧 频 问题 、 标靶 设 计 问 题 Ｃ 坐 及算 法设 计 问题进行探 讨 。
２ Ｃ Ｄ 帧 频 问题 Ｃ
图 ４是 某 型坦 克炮 控 系 统典 型 过 渡过 程 ， 文 按 献 ［］ ９ 所作 的误 差估计 ， 从 点 到 Ｂ点 的时 间 为 １ ／
在这 些 测 量 方 案 中 ， 电测 法 可 以直接 利 用 某 些
战 车炮 控 系统 控 制 箱 上输 出的 速 率陀 螺 反 馈 信 号 ， 是最 简便 、 最经 济 的方 法 。但 该方法无 法克服 漂移带 来的 累积误 差 ； 并且 利用被 试武器 系统 自身 的传 感器 进行测量在 武器系统 设计定 型试验 中是不允 许 的 。
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｅ ｈｏ ｆ Ｇｕ ｎ ｒ ｌＳ ｓ ｅ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ Ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔＭ ｔ ｄ ｏ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ
ＣＨ ＡＮＧ ａ ｑ ｎ ＳＨＩ Ｓｈ ｏ ｈｕａ， Ｔｉ ｎ— ｉ ｇ， ａ— ＺＨＡＮＧ ｉ ＴＩ Ｌｅ ， ＡＮ ｅ ｙ ｇ Ｘｕ — ｏｎ （ ａ ｅ ｆ ｍｏｅ ｒ ｅＥｎ ｉ ｅｒｎ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ Ａｒ ｒｄ Ｆｏ ｃ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｂｅｊｎ ０ ０ ２，Ｃｈｎ ） ｉｉｇ １ ０ ７ ｉａ
减少 坐标 靶 制作 误差 。并 且 坐标 靶 的制作 误 差也 可 以通 过 精确 标定 来 消除 ， 无需 过 高 的刻线 高 精 ， 会 不
带来 额 外 的制作 费用 。 为 了扩 大测 量 范 围 ， 文 在 坐标 靶 （ ７ 的设 本 图 ） 计 上 没 有采 用 象 限划 分 方 法 ， 是 采 用 区 域编 码 方 而 法， 每一 个 区域 都编 上惟 一 的横 纵坐 标 。 当采用 ８位 编 码 时 ， 值 可 达 到 ２ ６个 ， 果 按 照 区 块 大 小 码 ５ 如
Ｖｏ ．３ Ｎｏ １ ７， ．５
Ｍａ ２ ２ ｙ， ０１
火 力 与 指 挥 控 制
ＦｉｅＣｏ ｔｏ ｒ ｎ ｒ ｌ＆ Ｃｏ ｍｍ ａ ｄ Ｃｏ ｒ ｌ ｎ ｎｔｏ
第 ３ ７卷 第 ５期 ２１ ０ ２年 ５月
文章 编 号 ： ０ ２ ０ ４ （ ０ ２ ０ — １ ６ ０ １ ０ — ６ ０ ２ １ ） ５０ ５ —３
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｓ ｒ ｃ Ｇｕｎ ｃ ｔ ｏｌｓ ｓ ｅ ｉ ｏ ｏｆ ｈ ｍｏ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｓ ｎｅ ｔ ｅ ｓ ｍｐｏ ｔ ｎ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓ ｆ ｃ ｍｂａ ｖ ｈｉｌ ａ ｄ ｉｓ ｒａ ｔ ｏ ｏｎ ｎｔ ｏ ｏ ｔ ｅ ｃ ｅ， ｎ ｔ
常 天 庆 ， ： 控 系 统性 能 测 试 方 法 等 炮
（ 第 ３ — ９ １ 总 ７ ９）
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圈 Ｉ Ｃ Ｄ＋点 光 源 测 量 方 法 示 意 图 Ｃ
与测 量精 度 的矛 盾 ， 并且 需要 使用 线光 源激 光器 ， 调 整 过程 相 对 比较 复杂 。
双 Ｃ Ｄ 的测量 方 案 。 Ｃ
击 车 等 自动武 器 系统 的重要组 成 部分 。主要作 用是 使 瞄 准手 能轻 便 平稳 地操 纵 火炮 以实施 迅 速准 确 的 瞄准 ， 时在 车 体 振 动 时能 自动保 持 火 炮 的 空 间指 同
向。 了快速 准确 地 跟踪 目标 ， 为 炮控 系统 必 须具 有优 良的动 态 性 能和 很 高 的稳定 精 度 ， 也 是 衡 量 系统 这
ｃ ｔ ｏ ｙｓ ｅ ａ ｕｌ ｒ ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ａ ｕｒ ｍｅ ｔ ｍ ｅ ｈｏ ｒ ｏ ｐ ｒ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ＣＣＤ—ａｒ ｅ ｔ ｏｄ ｉ ｏｎ ｒ ｌ ｓ ｔ ｍ ｎｇ ａ ｉ ｐ ａ ｅ ｎｔ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｄｓ ａ ｅ ｃ ｍ ａ ｅ ｎ ｈ ｔ ｇ ｔ ｍｅ ｈ ｓ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｅ ｏ ｃ ｕ ａ ｅ ｍｅ ｓ ｅ ｎｔａ ｇｈ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ａ ｉ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｄ ｖ ｌ ｐ ａｎ ａ ｃ ｒ ｔ ａ ｕｒ ｍｅ ｎｄ ｈｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｒ ｔｏ． Ｋｅ ｒ ： ｎ ｃ ｎｔ ｏ ｙｓ ｅ ， ｎｇ ａ ｓ ａ ｅ ｎｔ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｎ ｐｅ ｔｏｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｇｕ ｏ ｒ ｌｓ ｔ ｍ ａ ｕｌ ｒｄｉｐｌ ｃ ｍｅ ， ｕ ｏ ｔｃ ｉ ｓ ｃ ｉ
性 能 的重 要标 准 ， 些 性 能 的好 坏 直 接 影 响 到火 控 这 系统 的反 应 时 间和射 击精 度 。因此 在武 器 系统 使用
和维 修 前 ， 必须 要 对 炮 控 系 统各 项 参 数 进 行严 格 的 测 试 嘲 ， 待 修 火 炮 和修 复 火炮 提供 修 理 依 据 和 验 为
ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｉ ｅ ａ ｔ ｒ ｆ ｒｒ ｓ ｏ ｓ ｉ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｉｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ．Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｅ ｅ ａ ｕ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｋ ｙ ｆ ｃ ｏ ｏ ｅ ｐ ｎ ｅ ｔｍｅ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｆ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｒ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｓ ｖ ｒ ｌｇ ｎ
炮 控 系 统 性 能测试 方 法
常天 庆 ， 少华 ， 史 张 雷 ， 田雪咏
（ 甲兵 工 程 学 院 ， 京 装 北 １０ ７ ） ０ ０ ２
摘
要 ： 控 系 统 是 战 车 的 重 要 组 成 部 分 ， 性 能 的 好 坏 直 接 影 响 到 火 控 系统 的 反 应 时 间 和 射 击 精 度 。对 比 了炮 控 系 统 炮 其
３Ｓ 系统 从最 大超 调 １ ｌ变化 到 ０ｍｉ， 均 变 ， ５ｍｉ ｌ平
３ 坐标 靶 图案 设 计
本 文 采 用 等 间 隔 的横／ 黑 色线 条 来 标 志 坐 标 纵 靶坐 标 。 这样 做 的好 处是 保证 坐标 靶 制作 工 艺简单 ，
化 速 率 为 ４ ｌｓ 若 Ｃ Ｄ 的 帧 频 为 ２ （ ０ ５ ｍｉ ， ／ Ｃ ５ Ｈｚ ３