飞行弹丸空间着靶坐标和飞行速度矢量是衡量身管武器毁伤性能的关键指标,是靶场测试与试验过程中的必测参数,是高新武器系统的工程设计、定型、验收与故障诊断过程中的关键数据。光幕阵列测量方法具有原理新颖、探测灵敏度高、测量精度高、实现成本低等优势,在外弹道弹丸飞行参数测量领域得到广泛应用。本论文针对光幕阵列测量模型仅限于直线弹道,无法实现变速曲线弹道测量的技术难题,开展变速曲线弹道弹丸飞行参数测量方法的研究,具有重要的科学意义与广阔的应用价值。本论文研究的主要内容包括以下5个方面:1.构建六光幕阵列测量匀速直线弹道弹丸丸飞行参数测量模型。依据探测光幕的工作机理,采用空间平面·方程一般式描述光幕的空间位置,构建光幕幕阵列的空间拓扑矩阵。依据匀速直线运动弹丸穿过不同光幕的时间建立直线运动方程,结合光幕阵列方程矩阵,解算出弹丸空间的着靶坐标和飞行速度矢量。针对多个光幕的空间相对位置关系的限制条件,研究了光幕阵列的基本阵形与演变阵形。2.提出六光幕阵列测量变速曲线弹道弹丸飞行参数的测量方法。针对终点大截距弹道段内弹丸受重力和空气阻力影响大,实际弹道线为变速曲线的情况,推导变速曲线弹道弹丸飞行参数计算公式。针对特种试验弹,提出在六光幕阵列的基础上增加相应平行光幕,利用两点速度衰减法实时测量空气阻力加速度,修正弹丸运动曲线方程。综合考虑弹丸飞行参数测量公式的影响因子,利用矩阵求导法对测量公式进行测量误差分析。3.提出弹丸穿过倾斜梯形光幕的特征时刻提取方法。针对镜头式光幕空间实际厚度呈梯形分布,弹丸穿过不同倾斜角度光幕时输出信号存在差异的情况,研究了幕中触发特征时刻提取算法。依据光幕厚度空间夹角、光幕倾斜角度和弹丸空间飞行矢量计算出幕中触发信号幅值的比例系数,结合光幕阵列测量公式采用迭代算法准确计算出弹丸尾部到达光幕中心面的时刻。采用弹丸图像与梯形光幕图像进行一维横向卷积仿真计算,验证研究算法的有效性。4.针对光划阵列工程实现中的关键技术,比较分析了单镜头单光幕和单镜头三光幕两种光幕阵型,研究了两种阵型的适用范围;仿真计算出光幕间最优夹角范围为α1,α2∈[35°,50°],β∈[60°,75°];针对室内用光幕阵列的实现方法,设计了 N字弧形线阵列光源,研究探测光幕的核心指标探测灵敏度分布规律。综合利用研究的变速曲线弹道测量模型进行了步枪弹的着靶坐标和近炸引信作用距离的测量试验。5.提出细分六光幕阵列测量多发弹丸同时着靶时弹丸飞行参数的方法。采用多个小靶面光幕靶共面拼接构成双V形六光幕阵列,将空间探测区域按照阵列炮管的排布进行细分。依据弹丸穿过对称光幕时间相等的原理,结合空间不同位置的弹丸在穿过倾斜光幕的时间差异性规律,将多发弹丸的过幕时刻序列进行辨识与排序,确定每发弹丸穿过光幕阵列的时刻序列组合,结合光幕阵列测量公式实现瞬态多目标飞行参数的准确测试。论文采用理论分析结合试验对变速曲线弹道弹丸飞行参数进行深入研究,取得的创新性研究成果包括:提出了光幕阵列通用测量模型和光幕阵列可测性的必要条件,推导出弹丸飞行参数存在唯一解的数学表达式,揭示光幕阵列构建规则;在此基础上推导出变速曲线弹道弹丸飞行参数测量公式,实现了大截距弹道段内弹丸飞行参数的准确测量;提出一种弹丸倾斜穿过梯形光幕时刻的提取算法,提取的过幕特征时刻不受信号处理电路增益、光幕厚度夹角、光幕倾斜角度和弹丸过幕位置差异的影响,具有较好的一致性,提高系统的测量精度。研究的光幕阵列测量模型与算法,经实弹射击试验进行了验证,与匀速直线弹道测量模型相比,着靶坐标测量精度至少提高了 3mm,能够准确测量变速曲线运动弹丸的飞行参数。在光幕阵列测量模型的基础上提出细分光幕阵列测量多发弹丸同时着靶状态下弹丸飞行参数的方法,为多目标飞行参数的准确测量提供一种新途径。论文取得的研究成果将光幕阵列测量模型拓宽到变速曲线弹道和多目标测量,为高新武器在终点弹道飞行参数的测量奠定技术基础。