2014 28 2 测试技术学报V ol. 28 N o. 2 2014 (总第104 期) J OU R NAL O F TES T AND M E ASU R E M EN T T ECHNOLO G Y (Sum N o. 104)
文章编号: 167127449 (2014) 022*******
摩尔多瓦Ξ
韦卓, 黄建忠, 陈俊彪, 姚德龙
(中国兵器试验测试研究院, 陕西华阴714200)
摘要: 当前对导引头主要战绩指标的测试主要采用室内仿真和室外挂飞的方法. 针对室内仿真结果偏差
大及室外挂飞成本高等问题, 本文以靶场现有的室内半实物仿真系统及室外的靶区道路、实装靶标、干扰物 等为基础, 以测试“人在回路”成像导引头的最大捕获距离、自动跟踪能力和抗干扰能力等战绩指标为目的,
设计了一套外场半实物仿真试验方法. 该方法不仅可保证导弹飞行的成功率, 也可缩短武器研制周期, 具有
一定的应用前景.
关键词: “人在回路”成像导引头; 外场半实物仿真; 最大捕获距离; 抗干扰能力
中图分类号: TJ 06 文献标识码: A doi : 10. 3969/ j . issn. 167127449. 2014. 02. 018
Si mula tion Tes t Met hod of Hardware in Loop O uts ide
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( N o r inco Gro up Test an d Measur in g Academ y , Huayin 714200 , China)
Abs t r act:N o w,t h e m et h o ds of si m ul at i o n i n d o o rs a n d f l yi n g o ut s id e a re us ed t o ex a mi n e co m b at guide li ne of guide d he a d of m issile . A ga i nst p roble ms of la r ge d eviat i on i ndoo r si mul at i on r esult a nd p l u g2ro o m h i g h cos t of f l yi n g.B as ed o n h a
r d wa r e i n l o o p s ys t e m,r o a d o uts i d e i n s h o o ti n g ra n ge,e2 q ui p m e n t d ro n e a n d i n t erf e re n t i al o b j ect s,t h e t es t m et h o ds o n co m b at g ui d eli n es of t h e m axi m al a r2 res t i n g d is t a n c e of“p e o p l e i n l o o p”t el evis i o n,i n f ra red i m a ge g ui d ed h e a d o f m issil e,t h e au t o m at ic t ra cki n g a n d a n ti2i n t er f e re n t i al a bil it y,a re es t a blis h ed.T h is m et h o d ca n n o t o nl y e ns u re t h e s ucc ess rat e of t he m issile f li ght , but also ca n b e s hort e n t he w ea p ons d eve lop m e nt cycle ,so it has a ce rt ai n a p2 p li cat i o n.
Key wo r ds:“p e op l e i n l o o p”i m a g ed g ui d e d h ea d of m issi l e;h a rd wa r e i n l o o p o ut si d e;m axi m al c ap t u r2 i n g dis t a n ce;a nt i2i n t erf e re n ti al a bi lit y
当前对导引头主要战绩指标的测试主要采用室内仿真和室外挂飞的方法.但是室内仿真不具备真实大气环境和目标特性的条件，其仿真结果存在较大偏差[ 1 ] ；而室外挂飞不但成本较高，而且飞机在飞行过程中不能为导引头提供姿态运动, 也不能实时获取导引头与目标的空间位置关系, 因此室外挂飞试验只能定性地测试, 无法实现定量测试. 外场半实物仿真测试方法不仅克服了室内仿真不具备真实大气环境和目标特性的缺点，也可以为导引头提供姿态运动，还可以实时获取弹目之间的空间位置，具备在真实自然环境下定量测试导引头性能参数的优势. 本文以测试“人在回路”成像导引头的最大捕获距离、自动跟踪能力和抗干扰能力等战绩指标为目的，在靶场构建了一种全新的外场半实物仿真试验系统，可以达到传统室内半实物仿真试验难以达到的
Ξ收稿日期: 2013210225
作者简介: 韦卓(19822) , 男, 工程师, 硕士, 主要从事外场半实物仿真的研究.
年降雨量178 测 试 技 术 学 报 2014 年第 2 期
测试效果.
1 测试原理
以靶场现有的半实物仿真系统及室外的靶区道路 、实装靶标 、干扰物等为基础 , 以测试“人在回路”
成像导引头的最大捕获距离 、自动跟踪能力和抗干扰能力等战绩指标为目标 , 构建外场半实物仿真试验 系统. 该系统将导引头安装在三轴转台上以模拟弹体飞行过程中的姿态运动 , 并模拟了靶标或实装靶标 处于外场的自然环境 , 即考虑到了靶标与导引头之间的大气通道所受的大气抖动 、遮蔽等影响因素 , 故 更接近导弹的真实飞行环境.
这还是马云在实弹飞行过程中 , 导引头跟踪目标并将舵信号返回给弹载计算机 , 弹载计算机通过解算舵指令 ,
给舵机发送指令来调整弹体姿态 , 以保证导引头始终跟踪目标 , 在这个过程中 , 目标 、导引头 、弹
载计算 机 、舵机和弹体形成了一个大闭环回路[ 2 ] . 在仿真试验中 , 导引头安装在三轴转台上 , 其跟踪目标后会 发回舵指令 , 如果目标处于运动状态 , 则需要适当修正弹体的姿态角 , 以保证导引头持续稳定跟踪目标. “人在回路”成像导引头一般采用双框架结构 , 当目标处于导引头偏航和俯仰角度范围内时 , 则无需 调
整弹体姿态即可跟踪目标. 操作人员可通过监视器操控遥控杆来控制导引头的俯仰和偏航两框架进行
运动 , 以保证导引头始终跟踪目标 , 其中三轴转台会模拟导弹在空中按一定的幅值和频率抖动. 测试原 理如图 1 所示.
若目标处于导引头偏航和俯仰角度范围外 , 则需要调整弹体姿态才能保证导引头继续跟踪目标. 调
整弹体的姿态角需要依靠仿真计算机解算舵指令 , 首先得到弹体在空中的姿态角 , 再将该姿态角信息传 递给转台 , 然后转台执行仿真机的指令 , 进行弹体姿态调整. 系统原理如图 2 所示.
图 1 导引头自跟踪测试原理图
Fi g. 1 Tracki n g t est of gui ded h ead of missil e aut o mat i c 2 试验方法
图 2 弹体自跟踪测试原理图 Fi g. 2 Tracki n g t est of p roj ect il e aut o mat i c
以三轴转台的光电回转中心为原点 O 建立三维坐标系 , 以转台处于零位时架设在转台上的导引头
弹轴方向为 x 轴方向 , 以竖直向上的方向为 z 轴方向 , 按照右手法则确定 y 轴方向. 靶标或者指定的某 一点为该坐标系下的一个坐标点 ( a , b , c ) . 如图 3 所示.
图 3 坐标
图
Fi g. 3 Pl ot 图 4 导引头视场范围图 Fi g. 4 Fi el d of vi ew f i gu re of s eeker
仿真机装载三维坐标解算模型 , 转台执行该模型的指令 , 可保证试验开始前使导引头弹轴指向外场
(总第104 期) “人在回路”成像导引头外场半实物仿真试验方法(韦卓等)179
某一坐标点. 假设导引头的最大捕获距离大概为6 k m , 所以在靶场中设定距导引头约6 km 的一点为目标，考虑到导引头有一个静止视场角，假设该角为4 °，则可保证导引头视场能覆盖该点前后200 m距离的范围.示意图如图4 所示.
试验开始时三轴转台带动导引头模拟导弹在空中飞行的姿态运动.在目标靶标行进的道路旁放置干扰靶标, 为提高干扰靶标与目标靶标的相似度, 干扰靶标可以选取和目标靶相同的靶标, 干扰靶标和目标靶标交错行进以干扰导引头的跟踪能力.在靶标行进路径的不同路段还有树木等遮挡物，并在道路上营造烟雾、水汽等干扰因素, 可以考核导引头是否能从复杂的干扰背景中捕获目标靶标, 以及捕获后是否会因各种干扰因素而丢失靶标.
目标靶标在靶区道路上由远及近向导引头靠近，靶标可根据武器作战对象选取实战装备( 比如坦克等)，当导引头捕获靶标时，可立即标记靶标所处位置的坐标，同时导引头会自动跟踪目标.
当目标靶标在行进过程中和干扰靶标相遇时，干扰靶标先与目标靶标平行运动, 再交叉运动，以考核导引头的抗干扰能力.在靶标行进过程中设置树木等遮挡物，以考核导引头在短时间遮挡的情况下其记忆系统的能力.在靶标行进的末区，在道路上布设烟雾、水汽等干扰因素，以考核其抗主动干扰的能力.在整个试验过程中，导引头实时输出数据，这可作为评价其稳定跟踪能力的依据.试验示意图如图5 所示.
汪天云图5 外场仿真示意图
Fi g. 5 Sch e mat i c di agra m o f t h e si mul at io n
3 结束语
外场半实物仿真试验方法是介于室内半实物仿真试验和外场实弹飞行试验之间的一种试验方法. 相对于室内半实物仿真试验, 外场半实物仿真试验为导引头提供了真实的目标及背景环境, 并可以方便地布设各种干扰靶标和干扰物，试验结果置信度更高.相对于外场飞行试验，外场半实物仿真试验更具针对性，对被试件可以无损回收，可进行多次重复试验，试验费用相比外场飞行试验几乎可以不计.由于外场半实物仿真试验的试验环境更接近实弹飞行的自然环境, 研究人员可以在实弹飞行试验前对主要部件进行性能摸底，保证实弹飞行的成功率，大幅节约试验费用，缩短武器研制周期.
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参考文献:
[ 1 ]祁载康, 曹翟, 张天桥. 制导弹药技术M . 北京: 北京理工大学出版社, 2005.
[ 2 ]单家元, 孟秀云, 丁艳. 半实物仿真M . 北京: 国防工业出版社, 2008.
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