本技术介绍了一种集成式光电测速系统,包括一体化多倾斜幕装置、标定方法和测速方法。该系统由大功率光纤激光光源、光电探测器、信号处理电路、菲涅尔透镜、倾斜光束转换器和狭缝光阑组成。标定过程涉及弹道高度确定、激光光幕角度调整、靶距测量和光幕间距计算。测速过程包括获取标定参数、时刻值、时间间隔计算和弹丸飞行速度计算。该发明通过减少角度偏差引起的测速误差,降低路径偏差和时间差计算不准确的问题,提高测量精度和效率,同时增强便携性和灵活性,减少人工校准需求。
背景技术
在高机动环境下(如飞机、舰船或陆地高速行进平台上),对发射弹丸速度进行实时测速具有重要意义。然而,现有技术中的两种主要测速方式——天幕靶测速和光幕靶测速,均存在明显的局限性,难以满足在移动载体上实时测速的需求。
天幕靶测速系统依赖自然光源和人工标定,导致其在多变的天气条件或夜间测试时灵敏度受到显著影响。该系统必须严格与弹道线对齐,并安装在弹道线下方。传统的全天候的天幕靶测速系统误差大,主要原因是:1.传统测量方式现场布置,其中测量设备的两台设备产生的光幕需要严格平行,因此在位置调节方面存在误差;2.测量系统中装置的位置调节之间的误差;3.使用过程中测量系统中的两台装置产生的光幕需要相互平行并于水平面垂直。4.测量系统中两台设备之间距离测量产生的误差。
例如,中国专利CN102944698B公开了传统的天幕靶测速方法,尽管能够在白天环境下实现测速,但其设备体积大、重量重,缺乏便携性,布置要求严格,天幕靶需与弹道线对齐,光幕靶则必须垂直于弹道线,安装过程复杂且受环境限制,灵活性较差,不适合在高机动场景下使用。为了解决天幕靶在夜间无法使用的问题,现有技术如中国专利CN101943549B提出了一种配备主动光源的全天候天幕靶,虽然该装置解决了夜间测试的局限,但其体积和重量与传统天幕靶类似,布置依然复杂,且高度依赖人工校准,存在较大的误差风险,影响了测量的精度和效率。因此,这类设备因缺乏便携性和适应性,在高机动平台上依然难以应用。
激光光幕靶测速系统虽然不依赖自然光源,但其探测面必须严格垂直于弹道线,且设备需要固定在一个稳定的环境中,这进一步限制了其灵活性和适应性。例如,中国专利CN108534699B中公开的激光光幕靶解决了光源问题,但设备体积大、重量重,布置要求苛刻,无法适应在移动载体上进行实时测速的需求。此外,该设备在安装时需要精确对齐弹道线,这使得安装过程复杂,增加了对环境的依赖性,无法满足在高动态环境中的灵活使用需求。
同时,现有技术中,探测器端接收到的弹丸过幕波形信号通过简单的信号处理和合并以获得最终的检测信号。由于现有弹丸过幕信号检测技术采用多通道传感器,并通过固定权重或简单加权方式合并信号,无法根据各通道的实际信号强度动态调整权重,导致检测精度受限。此外,干扰信号的判定仅依赖信号幅值或时间门限,易将外界干扰误判为有效信号,影响系统精度。传统的表决规则未能充分考虑各通道信号的重要性,导致低质量信号可能影响整体判决,进一步降低了信号识别的准确度。
实现思路