Розробка універсального бінарного класифікатора стану артилерійських стволів за фізичними полями пострілів

Анотація

Артилерійський постріл супроводжується викидом зі стволу продуктів згоряння порохових газів. Запропоновано використовувати дульний викид для класифікації рівня зносу стволу в процесі стрільби. Проведено натурний експеримент зі швидкісною відеореєстрацією у видимому та інфрачервоному діапазонах динаміки розвитку дульного викиду при стрільбі гармат з бездефектним та зношеним стволом. Дульний викид при пострілі з гармати великого калібру складається з трьох просторових областей: фронтальної та двох бічних, пов'язаних із викидом порохових газів через отвори компенсаторів. Області дульного викиду реєструвалися у бічному та вертикальному ракурсах. Розроблено методику аналізу трьох синхронізованих відеопотоків. Методика дозволила досить повно дослідити процеси динаміки розвитку дульного викиду у бездефектному та зношеному стволах. Вибрано інформативні ознаки, різні для динаміки дульного викиду з бездефектного та зношеного стволів. Це дозволило побудувати бінарний класифікатор стану стволів за рівнем зносу на підставі методу опорних векторів з найменшими квадратами. На відміну від класичного SVM класифікатора це дозволило скоротити час розрахунків і зменшити необхідний розмір навчальної вибірки. Для оцінки якості класифікації запропоновано розраховувати не лише помилки першого і другого роду, а й інтегральний показник – ймовірність безпомилкової класифікації. На підставі результатів польового експерименту показано перспективність застосування відеореєстрації динаміки розвитку дульного викиду для класифікації стволыв за рівнем зносу. Для підвищення достовірності класифікації запропоновано концепцію універсального бінарного класифікатора, який використовує для діагностики стану стволу як відеореєстрацію дульного викиду, так і акустичні поля пострілу – балістичну та дульну хвилі. На підставі експериментальних даних показано, що застосування для бінарної SVM класифікації всіх фізичних полів, що супроводжують артилерійський постріл, дозволяє отримати високе значення ймовірності безпомилкової класифікації. Запропонована концепція діагностики зносу стволів не супроводжується додатковими випромінюваннями, заснована на реєстрації фізичних полів, що виникають при пострілі, і може здійснюватися безпосередньо на вогневій позиції при стрільбі гармати.