一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统 |
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| 申请号 | CN201710112819.0 | 申请日 | 2017-02-28 | 公开(公告)号 | CN106979723A | 公开(公告)日 | 2017-07-25 |
| 申请人 | 军鹏特种装备股份公司; | 发明人 | 郑东升; 曾国示; 刘宗和; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统，其结构包括横向排列的多个检测单元，每一检测单元均由底座、 支撑 杆和弹丸落点声震波探测装置组成，弹丸落点声震波探测装置由压电式压 力 传感器 和与压电式 压力传感器 相连接的 数据采集 处理 电路 组成，支撑杆的底部与底座通过 螺纹 结构相连接，其顶部与压电式压力传感器通过万向球头相转动连接。采用上述技术方案，通过采用由底座、支撑杆和弹丸落点声震波探测装置组成的检测单元，且弹丸落点声震波探测装置由压电式压力传感器和与压电式压力传感器相连接的数据采集处理电路组成，使得压电式压力传感器来探测出弹丸的空间坐标，降低耗材的同时可以直接精准的探测出弹丸的 定位 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统，其特征在于：其结构包括横向排列的多个检测单元，每一所述检测单元均由底座(1)、支撑杆(2)和弹丸落点声震波探测装置组成，所述弹丸落点声震波探测装置由压电式压力传感器(3)和与压电式压力传感器相连接的数据采集处理电路组成，所述支撑杆(2)为可伸缩结构，所述支撑杆(2)的底部与底座通过螺纹结构相连接，其顶部与压电式压力传感器(3)通过设有的万向球头(4)相转动连接。 |
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| 说明书全文 | 一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统技术领域[0001] 本发明涉及一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统。 背景技术[0002] 火炮是指利用火药在圆管内膛燃烧形成高压气体来发射弹丸的武器，是一种极具杀伤力的远程打击装备。现在数字化战争要求快速精准的对目标进行打击，因此，快速反应、准确打击、首发命中率成为火炮武器的重要性能指标。目前没有能够对弹丸运动的空间坐标进行探测的系统，因而无法直接精准的探测出弹丸的定位。 发明内容[0003] 针对上述问题，本发明提供了一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统。 [0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统，其结构包括横向排列的多个检测单元，每一所述检测单元均由底座、支撑杆和弹丸落点声震波探测装置组成，所述弹丸落点声震波探测装置由压电式压力传感器和与压电式压力传感器相连接的数据采集处理电路组成，所述支撑杆为可伸缩结构，所述支撑杆的底部与底座通过螺纹结构相连接，其顶部与压电式压力传感器通过设有的万向球头相转动连接。 [0005] 进一步的，所述检测单元的数量为6个，相邻两检测单元之间的距离为1米。 [0007] 进一步的，所述底座为倒T字状结构，其上开设有供支撑杆螺纹连接的螺纹孔。 [0008] 进一步的，所述压电式压力传感器四周还罩设有一尼龙外套。 [0009] 进一步的，所述万向球头一端转动连接在支撑杆上，其另一端螺接在尼龙外套上，所述支撑杆的顶部的外壁上还开设有卡槽，促使安装在尼龙外套内的压电式压力传感器能够与支撑杆呈90度角放置。 [0010] 进一步的，所述数据采集处理电路包括一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机、无线模块、无线输出电路、发射天线、无线接收电路、数据处理器电路和接收终端组成，所述一级放大电路与传感器连接，用于接收传感器接收的信号，信号经一级放大电路处理后传递到滤波电路中，再经过二级放大电路和与之连接的单片机处理后，通过无线模块从发射天线输出，由无线接收电路接收，而后无线接收电路将接收到的信号送入数据处理器电路中进行处理，经处理后的信号最终送至接收终端。 [0011] 进一步的，所述数据采集处理电路包括一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机、有线输出电路、有线接收电路、导线、数据处理器电路和接收终端组成，所述一级放大电路与传感器连接，用于接收传感器接收的信号，信号经一级放大电路处理后传递到滤波电路中，再经过二级放大电路和与之连接的单片机处理后，通过有线输出电路经由导线将数据传输至有线接收电路接收，而后有线接收电路将接收到的信号送入数据处理器电路中进行处理，经处理后的信号最终送至接收终端。 [0012] 进一步的，所述接收终端为耳机和显示器。 [0013] 由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点： [0014] 1、本发明提供的一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统，通过采用由底座、支撑杆和弹丸落点声震波探测装置组成的检测单元，且弹丸落点声震波探测装置由压电式压力传感器和与压电式压力传感器相连接的数据采集处理电路组成，使得压电式压力传感器来探测出弹丸的空间坐标，降低耗材的同时可以直接精准的探测出弹丸的定位。 [0017] 图1为本发明一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统的结构示意图； [0018] 图2为本发明一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统的一级放大电路原理结构示意图； [0019] 图3为本发明一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统的二级放大及滤波电路原理结构示意图； [0020] 图4为本发明一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统的单片机处理电路原理结构示意图； [0021] 图5为本发明一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统的单个检测单元的示意图。 [0022] 1.底座 2.支撑杆 3.压电式压力传感器 4.万向球头。 具体实施方式[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0024] 实施例1 [0025] 参考图1、图2、图3、图4和图5，一种空中火炮对地面目标射击弹丸落点检测系统，其结构包括横向排列的多个检测单元，每一所述检测单元均由底座1、支撑杆2和弹丸落点声震波探测装置组成，弹丸落点声震波探测装置由压电式压力传感器3和与压电式压力传感器相连接的数据采集处理电路组成，支撑杆2为可伸缩结构，支撑杆2的底部与底座通过螺纹结构相连接，其顶部与压电式压力传感器3通过万向球头4相转动连接，检测单元的数量为6个，相邻两检测单元之间的距离为1米，底座1为圆锥状结构，其中部开设有供支撑杆螺纹连接的螺纹孔，底座1为倒T字状结构，其上开设有供支撑杆螺纹连接的螺纹孔，压电式压力传感器四周还罩设有一尼龙外套，万向球头4一端转动连接在支撑杆2上，其另一端螺接在尼龙外套上，支撑杆2顶部的外壁上还开设有卡槽，促使安装在尼龙外套内的压电式压力传感器能够与支撑杆呈90度角放置，数据采集处理电路包括一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机、无线模块、无线输出电路、发射天线、无线接收电路、数据处理器电路和接收终端组成，一级放大电路与传感器连接，用于接收传感器接收的信号，信号经一级放大电路处理后传递到滤波电路中，再经过二级放大电路和与之连接的单片机处理后，通过无线模块从发射天线输出，由无线接收电路接收，而后无线接收电路将接收到的信号送入数据处理器电路中进行处理，经处理后的信号最终送至接收终端，数据采集处理电路包括一级放大电路、滤波电路、二级放大电路、单片机、有线输出电路、有线接收电路、导线、数据处理器电路和接收终端组成，一级放大电路与传感器连接，用于接收传感器接收的信号，信号经一级放大电路处理后传递到滤波电路中，再经过二级放大电路和与之连接的单片机处理后，通过有线输出电路经由导线将数据传输至有线接收电路接收，而后有线接收电路将接收到的信号送入数据处理器电路中进行处理，经处理后的信号最终送至接收终端，接收终端为耳机和显示器。 [0026] 工作原理：压电式压力传感器的接收信号分别与一级放大电路连接，一级放大电路与滤波电路连接，滤波电路与二级放大电路连接.二级放大电路与单片机连接，单片机与无线模块或有线输出电路连接，无线模块与无线输出电路连接。无线输出电路上连接有发射天线，有线输出电路通过导线数据传输到有线接收电路，无线接收电路连接接收天线，有线接收电路或无线接收电路将接收到的信号送入数据处理器电路中进行处理，经处理后的信号分别送入到耳机和显示器。 [0027] 图2中，传感器1的Il+端分别与电阻R60、IC8A运算放大器的第3脚正极连接，第2脚负极与第l脚短接连接，第1脚上还与电阻R61的一端连接，电阻R61的另一端节点上分别与电容C14、C15、电阻R65的一端连接，电容C14的另一端依次分别与电阻R62、R63、R67、R70的一端连接，电容C15与电阻R62另一端连接，电阻R63另一端分别与lC8B运算放大器的第6脚负极、电阻R64一端连接，电阻R65、R64、IC8B运算放大器的第7脚并联连接，IC8B运算放大器的第7脚还与电阻R66的一端连接，电阻R66的另一端节点分别与电阻R67一端、IC8C运算放大器的第10脚、第9脚、电阻R68、R72一端连接，电阻R68另一端与IC8C运算放大器的第8脚和电阻R69一端连接，电阻R69另一端分别与电阻R70、IC8D运算放大器的第12脚、第13脚、电阻R71一端连接，电阻R72另一端与W1滑动电抗器连接，电阻R71另一端与IC8D运算放大器的A1+端连接，A1+端与滤被电路9连接。同理，2～6路中的一级放大电路与上述1路放大电路结构相同。 [0028] 图3中，A1+端连接一个电阻R39，电阻R39另一端的节点分别与电容C7、IC6芯片的第3脚连接，电容C7的另一端与电阻R40连接，电阻R40另一端连接在IC6芯片的第2脚的节点上，第2脚的节点上串联连接一个电阻R41，电阻R41另一端与Ic6芯片的第1脚连接，IC6芯片共四路，同理，A2+、A3+、A4+端进入IC6芯片的接法与上述A1+相同。IC6芯片中第1脚通过一个电阻R14接入IC4芯片的第5脚，类似的，IC6芯片中第7脚通过一个电阻R12接入IC4芯片的第7脚，IC6芯片中第14脚通过一个电阻R20接入1C芯片的第ll脚，IC6芯片中第8脚通过个电阻R22接入IC4芯片的第9脚，lC4芯片中第3脚接直流电源，第12脚接地，IC4第l脚是芯片的第一路输出，其接一个电阻R17，R17的另一端接电源.类似的，IC4第2脚是芯片的第二路输出，其接一个电阻R16，R16的另一端接电源，IC4第14脚是芯片的第三路输出，其接一个电阻R18、R18的另一端接电源，IC4第13脚是芯片的第四路输出，其接一个电阻R19、R19的另一端接电源，IC4芯片的第4、6、8、10脚各自分别通过一个电阻RI5、R13、R21、R23汇接到一起(即IN-)做总输出，IN接到一个可调电阻W5。图2中Powerl，Power2是两个电源接插件，J4、J5、J6、J7是四个信号线接插件，不参与原理图的作用，只为线接入和拔除电路板时方便。J4的I1+与图四的I1+连接。J3的第3，4脚分别与图3上IC2芯片的第11，l0脚连接。 [0029] 图4中，ICl芯片的第l脚与IC2芯片的第5脚连接，ICl芯片的第2、3、4脚依次分别与IC2芯片的第6、7、8脚连接，lC2芯片的第9脚(RESET)与本图上右方的RESET连接，IC2芯片的第18.19脚间接一个晶振CYl，再各自通过电容Cl，C2接地，IC2芯片的第39(A1—OUT)，38(A2-OUT)，37(A3-OUT)，36(A4-OUT)脚分别与图2中IC4芯片的第2(A1-0uT)，l(A2-OUT)，13(A3-OUT)，14(A4-OUT)脚相连，Ic2芯片的第24脚(UP96-RES)与图2中J3的第9脚(UP96-RES)连接，Ic2芯片的第23脚(KEY+)与本图右方的KEY+连接，IC2芯片的第22脚(SLEEP)与图2上J3的第8脚(SLEEP)相连，IC2芯片的第21脚(PC0)与本图右方的PC0处相连。图3的右上方J2是采用有线发送和接受时数据线的接插件，J2的第l、2脚间接一电阻R1l，再分别接到lC3的第8、7脚，J2的3，4脚分别与IC3的第6、5脚连接。图3右下方是控制两个二极管显示灯的电路，Rl一端接电源，另一端与电阻R2，电容C3，RESET处相连，R2另一端与电阻R3，电容C4，及电容C5，KEY+出相连，R3的另一端接电阻R4，电阻R5,R4，R5再分别接一个发光二极管LED1,LED2。图3左下方的电容分别与整个电路各芯片ICn的+VSS、-VSS、VCC、GND处相连。 [0030] 弹着点的检测： [0031] 当弹丸以超音速在大气中飞行时，形同超音速气流吹过弹丸而被弹丸头部分开，产生了空气动力学中的凹角转折和凸角转折现象，使弹丸周围的空气发生压缩和膨胀，便在弹丸的头尾部形成一个圆锥形的脱体激波。 [0032] 射击时，各个传感器接收子弹穿过靶框时产生的激波信号，把信号传入上述电路中，一个传感器接收到波形成一路信号，有六个传感器就会有六路信号。因为传感器接收到的信号可能是很弱的，先经过一级放大，传感器接收到的所有信号都放大了若干倍，传感器也可能接受到了干扰信号，环境不一样，干扰信号是不一样的，经过一级放大后，各路信号都通过一个滤波器，把干扰信号虑除，得到的有用信号再经过二级放大，然后进入单片机进行处理。 [0033] 我们在靶框上建立平面坐标，六个传感器在靶框上的位置就有六个点，子弹穿过靶框时也有一个点，把这些点在平面坐标上建立数学模型。因为传感器放置在靶框的位置不同，波传到各个传感器的时间也不同，例如波传到1号传感器的时间是t1，传到2号传感器的时问是t2，传到三号传感器的时间是t3。因此各传感嚣接收到波的时间也不同，离子弹穿过处最近的传感器最先接收到信号，例如是2号传感器最先接收到信号，即t2最小，那么其他传感器接收到信号的时间跟它都有个时间差，即△t1＝t1-t2，△t2＝0，△t3＝t3-t2。利用这些信号到传感器的时间差值，在建立的数学模型上计算出子弹的坐标位置。 |
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