兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 429-442.doi: 10.12382/bgxb.2022.0738
申程1, 张连超1,*(), 张卓2, 朱文亮1, 陈雨康1
收稿日期:
2022-08-22
上线日期:
2024-02-29
通讯作者:
基金资助:
SHEN Cheng1, ZHANG Lianchao1,*(), ZHANG Zhuo2, ZHU Wenliang1, CHEN Yukang1
Received:
2022-08-22
Online:
2024-02-29
摘要:
为快速提高轻武器操作人员射击精度、缩短瞄准时间, 设计一种超轻型、多种轻武器复用的弹道解算系统,并创新了火控修正方法。建立人体据枪-瞄准-击发过程模型,规划火控诸元解算、实时环境感知、多轻武器复用、交互和数据管理等基本模块,提出可快速、实时解算,基于国产化硬件平台的火控修正软件架构,通过系统综合设计,实现总重量394g情况下的有效工作。针对显示滞后、击发装置延迟和传感器噪声等问题,结合人体卧姿射击运动特征提出一种瞄准线非线性扩展卡尔曼滤波预测方法,其误差补偿效果相比于匀加速预测补偿方法要好53.1%。为验证系统整体有效性,搭建600m外场射击实验进行初学者分组对比测试。研究结果表明,该系统经短暂培训后可使新手迅速掌握白光瞄具射击要领,瞄准偏差方位方向为1.15mm、俯仰方向为0.9mm,可降低轻武器射击对个人经验依赖,提高射手的远距离射击能力。
中图分类号:
申程, 张连超, 张卓, 朱文亮, 陈雨康. 轻量化弹道解算系统火控修正和瞄准线滤波预测[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 429-442.
SHEN Cheng, ZHANG Lianchao, ZHANG Zhuo, ZHU Wenliang, CHEN Yukang. Fire Control Correction and Line-of-sight Filtering Prediction of Lightweight Ballistic Calculation System[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(2): 429-442.
解算系统 | 质量/g |
---|---|
以色列SMASH2000 | 980 |
比利时FN Elity | >400 |
美国Brashear | 1600 |
国产某型 | 1300 |
本文设计 | 394 |
表1 弹道解算系统质量对比
Table 1 Comparison of ballistic calculation system weights
解算系统 | 质量/g |
---|---|
以色列SMASH2000 | 980 |
比利时FN Elity | >400 |
美国Brashear | 1600 |
国产某型 | 1300 |
本文设计 | 394 |
指标 | 数值 |
---|---|
抖动时间/s | 60 |
俯仰方向抖动幅值/mm | ±0.5 |
方位方向抖动幅值/mm | ±0.65 |
俯仰方向抖动角速度幅值/((°)·s-1) | 0.1 |
方位方向抖动角速度幅值/((°)·s-1) | 0.2 |
抖动频率/Hz | 1.5 (低频小幅值抖动) |
表2 瞄准线抖动测试指标对比
Table 2 Comparison of line-of- sight jitter test indexes
指标 | 数值 |
---|---|
抖动时间/s | 60 |
俯仰方向抖动幅值/mm | ±0.5 |
方位方向抖动幅值/mm | ±0.65 |
俯仰方向抖动角速度幅值/((°)·s-1) | 0.1 |
方位方向抖动角速度幅值/((°)·s-1) | 0.2 |
抖动频率/Hz | 1.5 (低频小幅值抖动) |
指标 | 参数 | 指标 | 参数 |
---|---|---|---|
瞄准时间/s | 15 | β/mm | 0.138 |
采样频率/Hz | 25 | δ/% | 53.1 |
α/mm | 0.26 |
表3 误差补偿效果对比
Table 3 Comparison of error compensation effects
指标 | 参数 | 指标 | 参数 |
---|---|---|---|
瞄准时间/s | 15 | β/mm | 0.138 |
采样频率/Hz | 25 | δ/% | 53.1 |
α/mm | 0.26 |
组别 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
专业组 | Δxp/mm | 0.7 |
Δyp/mm | 1.5 | |
业余组 | 射击精度 | 逐渐提升,最后达到与专业组稳定 射击时将近相同的水平 |
初学者组 | Δxb/mm | 1.15 |
Δyb/mm | 0.9 |
表4 测试结果对比
Table 4 Comparison of test results
组别 | 参数 | 数值 |
---|---|---|
专业组 | Δxp/mm | 0.7 |
Δyp/mm | 1.5 | |
业余组 | 射击精度 | 逐渐提升,最后达到与专业组稳定 射击时将近相同的水平 |
初学者组 | Δxb/mm | 1.15 |
Δyb/mm | 0.9 |
参数 | 数值 |
---|---|
总质量/g | 394 |
最长连续工作时间/h | 25℃工作5h |
极端温度最少工作时间/min | 50℃工作30min,20℃工作30min |
可测试最长距离/m | 1200 |
弹道解算精度/mil | 0.1 |
供电情况 | 3.7V,一节军工级电池 |
防摔、抗冲击情况 | 15cm高度、地面为瓷砖或木制地板自由落体,落下后完好可正常工作运行 |
短暂培训后初学者掌握情况 | 俯仰偏差>0.9mm,方位偏差>1.15mm |
表5 指标归纳
Table 5 Indexes
参数 | 数值 |
---|---|
总质量/g | 394 |
最长连续工作时间/h | 25℃工作5h |
极端温度最少工作时间/min | 50℃工作30min,20℃工作30min |
可测试最长距离/m | 1200 |
弹道解算精度/mil | 0.1 |
供电情况 | 3.7V,一节军工级电池 |
防摔、抗冲击情况 | 15cm高度、地面为瓷砖或木制地板自由落体,落下后完好可正常工作运行 |
短暂培训后初学者掌握情况 | 俯仰偏差>0.9mm,方位偏差>1.15mm |
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