射击密集度是衡量枪支弹药性能以及稳定性的重要指标,获取高精度的弹着点坐标一直是靶场弹道测试领域研究的重点。目前光电坐标靶的光幕主要是利用多个平行光束组合成的网格栅式光幕。但平行光路的调节比较困难,无法实现多个平行光幕的高精度拼接,且当靶面较大时成本比较高。为了解决目前光电坐标靶光幕存在的光路难调节、适用范围窄、成本高等问题,本文研制了一种多层阵列式光电坐标靶。通过设计多层光阑板的结构模型来构建空间测量光幕,并搭建了多层阵列式光电坐标靶的试验样机。主要研究内容如下:(1)阐述了基于多层光阑的弹着点坐标测量原理。研究了测量装置的光电系统部分,重点设计分析了多层阵列式光电坐标靶的结构,并设计了光阑板层数、小孔之间的间隔距离以及光阑板上接收器孔阵列的数量等主要参数。(2)利用TracePro软件仿真了光线通过多层光阑板在空间构成光幕的过程,并从光电器件的响应时间、光电器件的灵敏度、光幕的探测灵敏度三方面验证了所选用的光源和接收器件的合理性。从多层阵列式光电坐标靶的结构以及使用环境方面对系统存在的干扰因素进行分析,提出靶面的抗干扰方案。(3)建立了两种弹丸飞行参数的数学求解模型,同时对弹丸着靶坐标的应用进行了研究。对弹着点坐标在计算过程中存在的误差进行了分析,并得到了整个靶面内的测量误差分布。通过两组仿真结果对比验证了接收器小孔阵列结构可以提高测量精度。(4)根据以上研究结果结合实验室环境条件,搭建了多层阵列式光电坐标靶试验样机,并进行了20次模拟试验。从两种方法的测量结果可以得到,弹丸坐标在X轴方向上的均值误差为0.08mm,与纸靶的测量结果相比其误差也在1mm左右变化。证明了多层阵列式光电坐标靶能够达到系统测试指标要求。