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自动武器动态发射特征检测与分析

汪传忠  
【摘要】: 在国家某重点课题的支撑下,本文对自动武器射击特征的图像检测和分析方法进行了较为系统深入地研究,对自动武器射击时的膛口火焰、射频、枪械后坐运动、枪管后坐运动、枪管组的旋转运动和机枪架座的后坐运动、射弹弹孔的坐标检测、射弹密集度分析以及射弹散布的规律等都提出了相应的图像检测处理和分析方法,建立了自动武器发射特征图像检测与分析的基本框架,并结合实际课题进行了实验验证。实现了自动武器多参数无接触同步图像检测和分析。此外,本文对自动武器射击性能检测试验建立了随机微分方程描述模型,并应用于小样本定型试验中,论文完成了以下几个方面工作: (1)提出基于视觉特性的枪口火焰图像的分割和强度度量方法,图像分割方法是利用简化Mumfond-Shah活动轮廓线图像分割方法对火焰图像的颜色距离图像进行分割,该方法是水平集方法在枪口火焰图像分割中的应用,可以实现枪口火焰图像的自动分割,具有一致性;基于视觉特性的强度度量方法同时考虑了火焰的强度和火焰的面积。使用本文提出的枪口火焰图像分割和度量方法可以初步实现基于视觉特性的枪口火焰定量检测和评估。 (2)利用自动武器膛口火焰周期与射弹周期一致的特点,提出了基于火焰特征的自动武器序列图像射频检测方法,包括小波极值时间尺度检测方法、基于时频分析的序列图像射频估计方法和基于序列图像的转管机枪首发射弹枪管转速检测方法,并将之用于双联转管机枪射频估计,进而分析因转管特征引起的射弹散布。 (3)提出了基于序列图像的自动武器射击多参数同步检测方法,可以同时检测自动武器的运动、射频及火焰等射击特征的定量信息。在运动检测方面,给出了自动武器序列图像位移检测方法和序列图像时变边界运动参数检测方法,利用该方法完成了某转管机枪枪口后坐和全枪后坐的二维运动检测;后坐位移检测结果验证了转管机枪的动力学建模,为动力学建模验证提供了一个新的途径。 (4)在自动武器固定架密集度试验中,特别是小口径弹药(如5.8枪弹)的弹孔不完全重合时,弹孔坐标的可分离检测是自动武器立靶密集度自动检测首要解决的关键问题之一,本文在解决了该问题之后,提出了基于图像的自动武器弹道坐标自动测量方法,包括基于序列图像的自动武器弹道坐标测量方法和一组累积射弹图像的弹道坐标测量方法,前者不仅可以实现高射速自动武器连发射弹坐标的检测,而且可以分辨出连发射弹的弹孔顺序号,为高射速自动武器连发射弹的散布规律分析和密集度试验分析提供了一种有效的试验检测方法。 (5)提出了自动武器性能检测试验中的随机微分方程描述方法,包括基于概率积分测度的随机微分方程描述方法和基于概率测度的随机微分方程描述方法,在此基础上给出了融合小样本定型试验模型,并对自动武器小样本可靠性试验和步兵榴弹发火性能小样本试验进行了初步分析利用。


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