單兵武器火控多參數(shù)檢測系統(tǒng)及關鍵技術研究.pdf

1、隨著光電技術的飛速發(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產品。在目前高強度電子對抗條件下，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)射器與火控設備合一，摒棄了傳統(tǒng)的視軸與目標簡單對準的射擊原理，具有晝夜觀瞄、測距、環(huán)境溫度探測和步槍彈/榴彈瞄準點自動裝表、信息輸出等功能，以其精確打擊目標的優(yōu)勢被廣泛應用于軍事領域。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備的彈道裝表解算精度、瞄準點移動精度、瞄準點移動范圍，火控設備的測距精度、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)及關鍵技術研究，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。
　　通過查閱大量國內外

3、相關文獻資料，研究了單兵武器火控設備組成與各部分功用。在此基礎上，系統(tǒng)總結了檢測系統(tǒng)的研究背景、目的意義及其國內外研究現(xiàn)狀。在研究半實物模擬技術的基礎上，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)的總體設計方案、技術指標、系統(tǒng)組成與各部分功用；重點研究了彈道解算裝表精度的檢測原理、測試流程及瞄準點移動量的檢測原理。
　　基于角運動模擬技術，采用俯仰回轉臺模擬火控設備精準射擊姿態(tài)時的槍目角。根據(jù)技術指標完成了俯仰回轉臺的整體結

4、構設計、電機的選取與軸系尺寸設計，在此基礎上，研究其控制方案；采用變密度法的拓撲優(yōu)化方法對俯仰回轉臺進行最小質量結構優(yōu)化。利用有限元分析方法，對轉臺進行自重、模態(tài)、熱（冷）變形、頻率響應進行分析，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)境適應性。
　　采用計數(shù)器法與時幅轉化相結合的方法，研究了激光回波大氣傳輸距離模擬技術，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動電路設

5、計、高精度延時模塊的軟件核心程序與斜坡延時電路設計、輻射模塊激光器驅動電路設計；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，進行了激光大氣傳輸回波能量模擬技術的研究。在激光回波功率數(shù)學模型基礎上，完成了激光輻射模塊激光器功率的選取與準直物鏡設計，通過調用MODTRAN大氣傳輸數(shù)據(jù)庫確定國軍標 GJB2241A中仲裁試驗中能見度距離、溫度濕度、氣壓等標準大氣環(huán)境參數(shù)，依據(jù)這些參數(shù)計算激光大氣傳輸透過率，并采用半波片和偏振片

6、組合實現(xiàn)了模擬器輻射模塊透過率0~1之間高精度連續(xù)變化，結合毛玻璃以實現(xiàn)激光在大氣傳輸后回波能量大小與分布的復現(xiàn)。
　　針對火控瞄具瞄準點移動量的測量，建立了基于機器視覺判讀的檢測數(shù)學模型。為同時滿足瞄準點移動精度與移動范圍兩項指標高分辨率、大視場的檢測需求，借助MATLAB仿真分析軟件計算變焦鏡頭各組態(tài)初始參數(shù)，采用ZEMAX完成了CCD相機變焦鏡頭的設計；針對光學設計完成后的大視場時短焦組態(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，將帶權重因子的彎曲測度做為指標函數(shù)，離圖像中心不同距離的曲線給予不同的權重值，作為求取最終畸變參數(shù)的目標函數(shù)，在最小化目標函數(shù)過程中求解出最優(yōu)畸變系數(shù)進而校正畸變；研究了火控瞄具箭頭靶標的機器視覺識別方法。
　　依據(jù)-40oC~+60 oC的瞄準點移動量檢測工作溫度指標，進行了變焦鏡頭熱光學特性分析與撓性壓圈被動消熱差結構優(yōu)化研究。手動劃分高質量的六面體網(wǎng)格進行仿真建模，并考慮了硫化膠層（RTV）對鏡頭

8、熱光學特性的影響。提出了一種撓性壓圈的被動消熱差結構，并通過優(yōu)化撓性壓圈的結構參數(shù)，使得光機結構在軸向溫變位移可控。結合 Zernike多項式擬合優(yōu)化后的光機結構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量。通過溫度應力可靠性實驗對熱光學分析結果與變焦鏡頭的溫度適應能力進行驗證。
　　全面分析了檢測系統(tǒng)各參數(shù)檢測的檢測精度，完成了相應的檢測精度驗證試驗，結果表明所研究的單兵武器火控多參數(shù)檢測系統(tǒng)是正