随着新技术的发展,为满足更复杂的战场环境需要,常规火炮武器不断改进提升,火炮弹丸在膛内的运动参数测量是火炮系统和制导炮弹设计重要的工程实践依据之一,一方面火炮系统设计时需要对设计结果进行准确评估,另一方面炮弹弹丸的膛内运动状态直接影响制导炮弹的制导效果。现有炮弹参数测量方法主要是针对弹丸出膛速度的测量,大部分属于外测法,其测量设备体积大并且不能对整个膛内弹丸运动过程,而以多普勒干涉法和加速度动态测试技术为代表的内测法,目前主要存在测量速度不够快、测量过程繁琐的问题。针对上述问题,本文开展了基于弹载传感器的内弹道速度测量系统设计。首先仿真并分析了膛内弹丸运动的弹带挤进过程、导转运动过程和后效作用时期,仿真结果表明经典内弹道理论无法对弹丸膛内运动的细节精细量化,提出基于弹载传感测量获取弹丸膛内速度的工程解决方法。分析弹丸实时速度测量的设计原理,提出其存在的积分计算误差问题可以通过分段EMD重构处理改善并仿真验证;其次以FPGA为控制处理核心,设计了低噪声密度滤波器、高速模数转换电路、数据存储电路以及通信接口电路的弹载硬件系统,并对设计完成后的电路板进行PDN仿真以验证电路系统稳定性;最后根据测量原理和硬件电路系统设计实现了FIFO负延迟测量机制和片上EMD重构积分误差改善算法,同时完成硬件系统任务和功能程序设计。为了验证系统设计结果,分别进行静态系统性能测试和多次动态模拟击发实验,结果表明测量系统能够实时获得弹丸膛内运动全过程的运动速度,本系统得到的出膛速度与炮口激光区截靶测速结果相比相对误差最大为1.92%,轴向位移测量结果和身管长度相对误差最大为1.98%。本系统可以用于研究弹丸在内弹道的运动规律和性能参数,为常规火炮升级发展和炮弹弹丸制导控制提供技术支持。