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第四章软件实现的关键技术 53 3火炮可射击区域分析火炮可射击区

归档日期:06-28       文本归类:基准射向      文章编辑:爱尚语录

  第四章软件实现的关键技术 53 3火炮可射击区域分析火炮可射击区域指当基准炮确定后 在方向射界范围内 火力的可覆盖的范围。 影响可射击区的地理环境因素主要因素 地貌、植被、居民地、气压 其他因素 风向、风速、温度等。 计算方法求火炮 可射击区可采用外弹道公式计算法和利用射表求取法。在炮兵实际操作中一

  第四章软件实现的关键技术 53 3火炮可射击区域分析火炮可射击区域指当基准炮确定后 在方向射界范围内 火力的可覆盖的范围。 影响可射击区的地理环境因素主要因素 地貌、植被、居民地、气压 其他因素 风向、风速、温度等。 计算方法求火炮 可射击区可采用外弹道公式计算法和利用射表求取法。在炮兵实际操作中一般采用射表法。 求取步骤 1确定方向射界。以基准射向为准 依火炮方向射界性能在确定。如122mm榴弹炮方向射角为49o 152mm榴弹炮方向射角为58o 程序实现过程中 用户选择某型火炮后 程序可以自动从火炮数据库中获取相关参数。 2确定遮蔽顶 求取方法同炮阵地遮蔽度计算中遮蔽顶确定。 3确定遮蔽顶高度 求遮蔽角。在DEM中查取炮阵地和遮蔽点的高程 当遮蔽顶有植被 还需加上树高。遮蔽角计算公式为 为炮遮平距加安全距离相应的角度根据海拔高、装药号在射表中查取。 5确定低伸弹道 小于45o 射击死区起始界线和终止界线。由于地形和弹道性能的限制 火炮射击时存在射击死界。射击死界指遮蔽顶最低射角平均的弹着点至该遮蔽顶的水平距离 如图4 17所示。在水平射界内 若干射击死界所构成的区域 称为射击死区。 17射击死界 弹着点 最小射角 遮蔽角 炮口水平面 射击死界 遮蔽顶 发射点 最小射程 dharctg 3606000 电子科技大学硕士学位论文 54 将各方向线上相邻遮蔽点相连为射击死区起始边界线。以炮目高低角和 在高角修正量表中查取高角修正量计算与最小射程相应的高角 23根据 在射表中查取射程。该射程至遮蔽点之间的范围为射击死界。将相邻射击死界的外缘点相连即得射击死区终止界线o 射击死区。高弹道射击死区在火炮最大射角至45o射角相应射程之间地区内。在该范围内 不同射击方向线上 应逐点将各遮蔽顶反斜面的坡度与过遮蔽顶至炮阵地的水平距离为射程的弹道落角相比较 当坡度大于落角时 该遮蔽顶即为射击死区终止边界点。相邻起始、终止边界点相连即为射击死区。 18火炮可射击区计算实现流程图 开始 确定基准炮位置、基准射向并在图上绘出火炮及基准射向线 初始化火炮类型、装药号数参数 计算并在图上绘出方向射界 根据DEM确定遮蔽顶及遮蔽顶高度 计算遮蔽角 计算最小射角 确定最低弹弹道射击死区 确定最高弹弹道射击死区 计算最大射程 确定可射击区域范围 在图上绘出不可射区域 结束 第四章 软件实现的关键技术 55 7确定最大射程。在方向射界内各方向线上 以火炮最大射程处的高程为准 求炮目高低角。在高角修正量表中查取此炮目高低角的最大修正量值max 。750 max 所得高角所对应的射击距离 即为该方向上的最大射程。 8统计可射击范围。在由方向射界、最大射程所决定的近似扇形面积内 减去最小射程以内的地域 并减去射击死区后的区域为可射击区 统计可射击区的面积度量射界的大小。 火炮可射击区计算实现流程。火炮可射击区域分析的计算流程如图4 18所示。 4炮阵地选取炮兵阵地包括直瞄炮阵地和间瞄炮阵地 这里仅讨论间瞄炮阵地的选取。同观察所选取一样 炮阵地选取也要考虑基本地形条件和地形约束条件。 1基本地形条件间瞄火炮阵地的基本地形条件指可能配置间瞄火炮阵地的地形特征。 1地物属性条件 位于大车路以上等级的道路上或道路两侧至障碍物之间的地域。地域内不能有植被、居民地、水系、坡度不大于 由火炮的通行性能决定 。可通过在数字地形模型中进行属性查询、坡度计算确定。 2面积条件 炮兵连阵地面积按0 05km2 500m 100m 炮兵营阵地面积按3 km2要求在数字地形模型统计符合属性、坡度的连续区域的面积 即可判定该连续区域是否符合面积条件。 效能条件炮兵阵地的效能条件指便于火炮发扬火力的地形条件。根据间瞄火炮阵地基本地形条件预选出的阵地位置 或指定的阵地位置对敌方阵地 责任区域 的可射击范围与责任区域的面积之比作为效能条件的度量指标。 SSSAvv S为责任区域的面积由任务决定 vS为责任区域中可射击范围的面积 依“火炮可射击区计算”的方法统计可射击区域得到。 保护条件炮兵阵地的保护条件指便于炮兵部分队保护自身 不被敌方发现 免遭或减电子科技大学硕士学位论文 56 弱敌方火力杀伤的地形条件。 1遮蔽条件 为避免火炮射击时被敌方观察发现 对各类火炮分白天、夜晚都有一定的遮蔽度要求 见表4 5。遮蔽度按前述的遮蔽度计算方法计算 炮阵地的遮蔽条件按下式确定 Th为火炮射击要求的遮蔽深度h为火炮阵地实际的遮蔽深度。 152毫米榴弹炮10 160毫米迫击炮 12 152毫米加榴炮 15 122毫米榴弹炮 152毫米加农炮15 122毫米加农炮 12 107毫米火箭炮 20 130毫米加农炮 15 130毫米火箭炮 20 尘土地上或夜间射击不加消烟剂时增加50 2隐蔽条件 现代条件下 地形的隐蔽条件指 在可见光、红外线、微波波段 为减小炮阵地与背景的反差 不同地形所提供的便利条件。主要与地面性质有关 隐蔽条件可按表4 6取值。 3土质条件硬度适中 厚度足够的地层 便于构筑工事 减少敌火力杀伤。 4机动条件 适时机动是提高炮兵生存力的重要途径 机动的重要条件是道路条件。炮兵阵地的机动条件与阵地距道路 可供火炮机动的大车路以上等级道路 的距离d、上路点至道路结点的距离D、道路结点所连接的路段数R有关。 炮兵阵地的机动条件按式 26计算。 1hhhhhhBTT第四章软件实现的关键技术 57 TR为本地区结点连接的最大路段数通常有TR DV、Vc分别为沿道路运动和越野运动时的速度K为不同火炮要求的快速疏散系数 综合评价炮阵地选取综合评价的方法同观察所选择综合评价 1BW、2BW、3BW、4BW、由预设专家值决定。 2炮阵地选取实现流程通常 炮兵阵地的选取是指挥员在上级指定的区域内经过实地勘查 结合炮兵火炮阵地的战术要求和射击任务 比较选择完成。基于GIS的平台 可以把这一过程改为图上实现 并可以对相关的地形战术性能进行定量计算 实现自动选取。 平台的炮阵地选取过程分为三个过程 一是判断预选区域是否满足火炮阵地的基本地形条件 即必要条件 包括判断预选区域是否在河流、湖泊上 是否在居民地上 是否满足通行条件要求 是否满足阵地的面积条件等 二是确定预选区域的效能条件 炮兵阵地必须满足一定的效能条件 三是确定预选区域的其他形约束性能 包括遮蔽性能 掩遮性能 机动性能 隐蔽性能等。预先区域在满足基本地形条件和效能条件下 一般综合地形约束性能越好越适合作用火炮阵地 效能条件与其他综合地形约束条件相比 以效能条件优先。 实现的过程是用户确定预选阵地位置、火炮类型和基准射向等内容后 平台根据DEM、火炮数据库信息、相关图层及图层属性数据信息 按照前述的数学模型逐步判断、计算 最后给出预选区域的效能性能和综合地形约束性能值。 5网络传输系统的实现网络传输系统是指在测地保障决策支持系统中 运用网络技术和设备 把对综合信息的收集、处理与控制过程联系起来 迅速进行信息传输和信息交换。它是测地保障决策支持系统的神经命脉 是主控机联络各客户机和上一级自动化指挥系统的桥梁和纽带 决定着保障系统作用空间和影响范围。 kkkBkBkBkBkkvkkPEQWRDdBWyhBWxBWhBPSAE 443322111 电子科技大学硕士学位论文 58 1网络传输的设计思路在本系统中 网络传输的对象是数字化炮兵测地保障的相关文书 如测地保障计划、气象保障计划、连测战斗队形成果表等 以及数据库中的综合信息 如控制点成果信息、兵力编成信息、 炮兵战斗要素信息等。这些相关文书及信息由上一级指挥系统通过通信网络传输到数字化保障系统主控机 或由数字化保障系统主控机通过通信网络传输到各个测站上的客户机 从而完成测地保障任务的下达、测地成果的上传和综合数据库信息的更新。 由于文本传输比较简单 本系统只对综合信息的传输提出如下设计思想 如图4 19所示 将收到的信息保存在数据库中更新信息数据库。 19综合信息网络传输设计示意图 卫星接收机通信主控计算机与卫星接收机或无线电台间的通信是通过串口与其相连的。因此 设计一个串口通讯类是平台实现数据传递与交换的关键。本平台利用Windows API函数 编制了一个自定义多串口多线程串口通信类 CSerialPortEx 来实现计算机与串口的通讯 14 平台主要通过无线数据链接收卫星定位数据也可直接与GPS进行通信。两发送方 装载数据的 数据结构 综合信息数据库 加载 提取 网络传输 接收方 装载数据的 数据结构 综合信息数据库 卸载 更新 第四章 软件实现的关键技术 59 者只是通信协议的差异 其思路和步骤基本相同。因无线数据链的协议与选择的设备有关 本文仅对平台与GPS通信进行讨论。 GPS接收机与计算机通信一般是通过RS 232接口与计算机的串口相连 计算机遵照相关通讯协议和设定的采样频率读取到接收到的数据。在建立了串口通信类CSerialPortEx后 程序就可以利用这个类实现与GPS数据的通信。一般的GPS接收机使用的串行通信参数为 数据传输率4800bit 数据位8bit停止位1bit 无奇偶校验。当然 也可以为其它参数。平台专门设计了设置和修改这些通信参数的类 CConfigDlg。通过这个类 可完成以上参数的设置 见如图4 20。 20通讯串口配置 对于导航型GPS接收机 串口通信一般遵循NMEA0183协议。当GPS数据通过RS 232数据线传输到计算机的串行口 CSerialPortEx类负责检测数据的到来 读取数据到缓冲区并通知程序主窗口。控制模块每隔一定的时间定时检测缓冲区数据 对符合要求的数据进行处理后 按NMEA0183协议分离各定位参数 通过数据存储和显示模块 或显示在屏幕上或存储到数据库中。GPS信号输出时间间隔通常为0 2秒范围 具体设置因情况而定。本平台每秒读取一次缓冲区数据。 2定位模块串口编程串口通信在嵌入式系统中的应用非常广泛 在炮兵连测系统中 串口通信重点包括两部分 一是从定位模块中提取数据 二是将数据送至数传电台端。整个系统内部所需接口都是采用较为通用的RS 232接口 软件运行是在Windows CE的环境中运行。 嵌入式编程串口基本操作 电子科技大学硕士学位论文 60 打开、关闭串口在Windows CE中 利用CreateFile函数打开串口 需要注意的问题是 它并不像其它函数样 直接输入串口名就可以 在CreateFile函数中 串口名之后必须加一个冒号 例如调用CeateFile函数以读写的方式打开串口1 HANDLE hComn CreateFile COM1GENERIC READ GENERIC WRITE 允许读和写 独占方式NULL OPEN EXISTING 打开 NULL在CreateFile函数的参数中 共享参数设置为0 表示独占方式 安全参数及模板文件参数也须设置成NULL。 打开串口之后 串口就被独占了 因此当不再使用已打开的串口时 应及时关闭串口 可以使用CloseHandle函数关闭串口。如关闭上面打开的串口 BOOL bResult CloseHandle hComn 在系统接收GPS 北斗双系统定位数据时 考虑到系统的实际用途 需随时进行定位 保持精确实时的定位效果 因此在其串口设计中 打开串口的程序后 关闭串口功能的实现是随着操作界面的切换或电源关闭而实现的 17 配置串口在实际使用串口时 有个重要的步骤 那就是配置好串口的波特率、奇偶校验和数据位等参数。Windows CE中提供了GetCommState 和SetCommState函数 分别用于获取串口的当前参数和设置串口的参数。其定义如下 BOOL GetCommState HANDLE hfile LPDCB lpDCB BOOL SetCommState HANDLE hFile LPDCB lpDCB 其中hFile是输入参数 指向已打开的串口句柄 参数lpDCB指向DCB结构的指针 在GetCommState函数中 它属于输出参数 在SetCommState函数中 它属于输入参数。DCB结构完全描述了串口的使用参数 其定义如下 第四章 软件实现的关键技术 61 Typedef struct DCB DWORD DCBlength DBC结构大小 DWORD BaudRate 波特率 DWORD fBinary DCB成员 DCBlength 指定了DCB结构的大小。成员 BaudRate 指定了串口设备的传输速率。需注意的是 成员fBinary必须被设置为TRUE 因为在Windows CE中不支持非二进制的串行传输模式。 读、写串口在系统当中 还涉及到怎样从GPS 北斗双系统定位模块中读取数据 以及将数据写入数传电台端口 以便发送。针对读取串口数据和向串口中写入数据 主要是依靠ReadFile和WriteFile函数来实现。由于在Windows CE环境中 不支持重叠I O操作 因此 采用的是单独的线程去读写串口 通过多线程来模拟重叠操作。其相关函数定义如下 BOOL GetCommMask HANDLE hFile LPDWORD lpEvtMask BOOL SetCommMask HANDLE hFile DWORD dwEvtMask BOOL WaitCommEvent HANDLE hFile LPDWORD lpEvtMask LPOVERLAPPED lpOverlapped GetCommMask 函数用于得到串口已经设置了的串口事件 参数hFile指定已打开的串口句柄 参数lpEvtMask 用于存取得到的串口事件集。 SetCommMask函数的功能与GetCommMask函数相反 用于设置串口事件集。 WaitCommEvent 函数用于等待预先设置的串口事件中的某一事件发生。参数lpEvtMask用于存储已经的发生事件 参数lpOverlapped须设置为NULL 因为在Windows CE中不支持重叠结构。 控制串口Windows CE提供了SetCommBreak函数 用于停止传输字符并将串口置于中断状态 还提供了ClearCommBreak 用于重新传输字符。SetCommBreak和ClearCommBreak函数的定义如下 BOOL SetCommBreak HANDLE hFile BOOL ClearCommBreak 电子科技大学硕士学位论文 62 HANDLE hFile 在这两个函数中 都只有唯一的入口参数hFile 表示已打开的串口句柄。 清空串口缓冲区Windows CE中提供了PurgeComm函数清空串口的发送缓冲区和接收缓冲区 PurgeComm函数的定义如下 BOOL PurgeComm HANDLE hFile DWORD dwFlags 参数hFile仍表示打开的串口句柄。 参数dwFlags表示操作类型 在Windows CE环境中 该参数有两种取值 PURGE TXCLEAR 清空发送缓冲区。 PURGE RXCLEAR 清空接收缓冲区。 3数据的存储或显示完成卫星定位数据的读取后 平台即可以可视化的方式实时显示在GIS电子地图上或直接存储到相应的数据库中以备需要对监控目标的运动轨迹等进行分析时用。控制模块 Step3 有两项功能 一是将读取的数据进行处理后进行地图可视化输出 即在屏幕上实时显示该监控对象 二是将数据处理后存储到数据库中。数据存储是系统必不可少的功能之一。数据存取方式可以是以文件形式 也可以是以数据库方式。

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