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一种靶弹微波辐射源辅助控制系统的设计

更新时间:2009-03-28

0 引言

靶弹是一种空中威胁目标的模拟系统,用来模拟威胁目标的飞行速度与高度等运动特性、微波与红外等反射和辐射目标特性以及对抗特性。对舰空和空空武器系统试验与评价的可信度,在很大程度上取决于空中靶弹模拟威胁目标的逼真程度。靶弹系统的使用将贯穿于各型防空反导武器系统科研试验和军事训练的始终,不仅为武器系统试验提供一个攻击目标,其性能更具有一个尺度作用,直接关系到对武器装备的正确评价与应用,最终影响能否将可靠的真正有战斗力的武器系统装备部队。

值得注意的是,卖房求生的*ST大唐同时还在卖股权。11月27日,*ST大唐披露称,公司正在筹划将所持成都线缆46.478%的股权转让给烽火通信,此次交易如果能够年内完成,将进一步减轻*ST大唐的暂停上市压力。

某型靶弹微波辐射源系统(以下简称微波源)由退役末制导雷达改装而成,较靶弹其它系统技术状态复杂,故障率高,为提高微波系统的可靠性和供靶成功率,需要建设一种靶弹微波源辅助控制系统。该系统能够在微波源工作模式失效后驱动天线自动对准目标,用于武器系统飞行试验。

1 辅助控制系统工作原理

当弹上微波源收到开机指令时,搜索电压送入天线组合,使航向电机带动天线转板自起始位置在一定范围内搜索,天线接收的回波能量经馈源传输后,被变换成“和”、“差”二路信号,分别经各路混频器变换成中频后送至接收组合的“和”、“差”通道,进行放大检波,“差”通道中频信号又以“和”路中频信号的相位为基准进行相位检波,获得目标偏离电轴的方位误差信息,幅度正比于目标偏离电轴的方位角的大小,极性表征目标偏离电轴的方向。方位误差信号经视频放大、峰值检波得到比例于目标偏离电轴的方位直流误差信号,此信号经校正、放大与变换,成为航向电动机控制电压。在微波源捕捉信号和捕捉指令作用下,航向电动机控制电压被接通,使航向电机带动天线扭转板向着目标方位视线方向偏转,航向由自动搜索转入自动跟踪,当天线轴线与目标视线重合时,角误差信号为0,天线扭转板停止转动,微波源角跟踪回路形成闭环,当目标在航向上运动时,天线电轴始终对准目标,角跟踪回路框图如图1。

  

图1 微波源角跟踪回路框图

当靶弹微波源工作正常时,辅助控制系统不工作;当微波源捕捉不稳或失捕后,转入辅控系统工作状态。微波源辅助控制系统能根据靶弹理论弹道实时计算靶弹天线轴向与“目标”的夹角,形成相应的“辅助控制电压”;天线伺服机构输出的方位控制电压也送到“天线随动控制组合”,形成现有的“天线位置电压”,两者进行比较,形成角度误差信号加到“继电放大器”形成“天线电机控制电压”以驱动天线向减小角误差的方向转动直到角误差为零,天线停止转动,即天线停在设定的角度位置,从而实现天线“自动跟踪”目标的目的。

式中,N为椭球卯酉圈曲率半径,H为点沿法线至椭球的距离,近似为大地高,e为椭球第一偏心率。Ne按式(3)计算。

  

图2 发射坐标系中靶弹、目标舰与导引头视线角关系

靶弹微波源只负责照射目标舰,不控制靶弹飞行,靶弹保持匀速、定向平飞,视线角β随靶弹、目标相对位置实时变化,其几何关系如下:

以靶弹发射点O为原点,以理论射向为x轴,水平方向垂直x轴为z轴建立发射坐标系,t时刻靶弹位置为B(x1,z1),目标舰位置为A(x2,z2),直线OB与直线BA夹角即为靶弹与目标构成的视线角β,计算公式为:

 

(1)

GPS接收机采用Novatal公司板卡,主要由射频组件、中频组件、解码电路、信号处理电路和数据输出电路组成;数传设备由数传电台和发射天线组成,数传电台工作在半双工状态,发射与接收由综控计算机提供的同步脉冲控制;综控计算机采用集成、自栈结构和PC104标准,型号为6241B,采用增强型80486的处理器作CPU,在板包含所PC/AT兼容的DMA控制器、中断控制器及定时器,ROM-BIOS,喇叭接口等;数据采集模块采用盛博科技ADT652多功能数据采集卡,通过自带PC104总线与PC104 CPU模块构成一个数据采集与控制系统;电源模块主要产生+5V计算机电源、+5VGPS电源和+12V数传电源等。

杨庄路—杨庄东街:对于杨庄路想要左转进入杨庄东街的车辆,选择在杨庄路上向西行驶,在杨庄路与杨庄大街交叉口右转后进入杨庄大街,直行到达阜石路与杨庄大街交叉口,右转后进入阜石路,直行到达阜石路与杨庄东街交叉口之后左转进入杨庄东街或设置单行车道.

靶弹位置B(x1,z1)来自靶弹GPS数据,目标舰位置A(x2,z2)根据预定方案推算,B点、A点坐标均为大地坐标(B纬度,L经度,H高度),实际使用时先把大地坐标转换为地心直角坐标(x,y,z),转换公式:

 

(2)

对于靶弹,微波源机械轴与弹轴有一个固定夹角,记为α,靶弹与目标构成的视线角记为β,如图2所示。

靶弹飞行过程中,综控计算机发出微波源开机指令后,微波源接通高压,向目标方向辐射电磁波,如果微波源系统工作正常,微波源会截获目标信息,并保持天线电轴对目标的照射,其发出“战斗指令”且“控制电压”在有效范围内(表明不是副瓣捕捉),这时微波源辅助控制系统不动作,J1继电器呈释放状态,来自微波源的航向信号通过J1继电器常闭点转送到天线伺服系统;综控计算机判断微波源开机后连续5次没有“战斗指令”或有“战斗指令”但“控制电压”在严重超差(表明是副瓣捕捉),可判定为微波源系统不正常。

尖顶的城堡阁楼上,少女垂下耀眼的金发;午夜十二点的钟声响起,一双水晶鞋被主人仓皇留下;野兽般恐怖的王子,笨拙地为善良的少女递上鲜花。

 

(3)

式中,a为常数,数值为6 378 137 m,e2为常数。再将地心直角坐标(x,y,z)转换为发射坐标系,转换矩阵为:

 
 

式中,αF为靶弹射向,靶弹在发射坐标系坐标为:

 

(4)

由于垂直方向(y向)不参与控制,故坐标转换时刻省略y向坐标转换。通过上述计算,可求得靶弹与目标舰视线角(程序指向角)。通过D/A(数字/模拟)转换器和切换电路,将程序指向信号直接馈入到靶弹微波源伺服系统,将微波源机械轴由原来的方位误差信号控制改为程序信号控制,使机械轴指向目标舰,达到微波源主波束对目标舰充分照射的目的。

根据《政府会计制度》规定,高等学校应当于每年年末,对预付账款进行全面检查。如果有确凿证据表明预付账款不再符合预付款项性质,或者因供应单位破产、撤销等原因可能无法收到所购货物、服务的,应当先将其转入其他应收款,再按照规定进行处理。不能再简单地按《高等学校会计制度》规定报经批准后予以核销。

  

图3 程序信号控制微波源轴指向原理

2 微波源辅控系统硬件概述

2.1 辅控系统硬件组成

微波源辅控系统硬件由GPS接收机、数传设备、综控计算机、数据采集及接口控制/驱动模块、执行继电器、电源模块和相关的天线及安装机构组成。

式中,k1为直线OB斜率,k2为直线BA斜率

与大肠埃希菌相比,肺炎克雷伯菌产ESBLs的比例要低的多,但ICU菌株对3种碳青霉烯类药物的耐药率均大于10%,远远高于张秀芳等[14]的研究(亚胺培南耐药率为0.5%)。究其原因,可能有以下几点:①随着抗菌药物在临床的广泛应用,病原菌对其耐药率呈逐年上升趋势;②国内各个省份的流行病学情况有着较大区别;③医院感控部门对多重耐药菌的防治意识和防治工作有差别[14-15]。CRE机制复杂,如何治疗CRE菌株导致的感染也是当下研究的热点之一[16-17]。

1988 年,毕节试验区建立后,交通建设成为历届党委政府关注的头等大事。1992年,大纳公路建成通车,川黔两地有了依靠汽车轮子的频繁往来。1993年,毕节修建了从城区到大方县归化长17.5公里的二级公路,这段路被称赞为“志气路”。2002年,贵毕高等级公路建成通车,毕节到贵阳有了第一条“快车道”。

2.2 辅控系统工作过程

肉脆弹力素和复合磷酸盐主要是增加肉丸保持水分的能力,使肉丸更有弹性。磷可以帮助营养物质的吸收和转运,人体内大约含有1%的磷,过多的磷对健康没有好处,不过,倒也不用太担心商家会过量添加复合磷酸盐。研究发现,如果用量超过一定限度,肉丸的持水能力会下降,使肉制品不再可口。

综控计算机发出辅控指令,继电器J1吸合,常闭点被切断,常开点接到运算放大器输出端,计算机依据靶弹当前位置和目标位置计算出程序指向角,通过D/A1通道输出到运算放大器输入端,U1起隔离和匹配作用,这时,微波源电轴在程序指向电压作用下指向目标;同时综控计算机发出辅控标志置位指令,继电器J2吸合,常开点通过运算放大器U2输出置位标志到天线伺服机构。微波源方位控制电压和程序指向电压切换电路如图4所示,图5为匹配隔离电路。

  

图4 微波源方位控制电压和程序指向电压切换电路

  

图5 安控器与微波源伺服电路隔离匹配电路

根据任务平台工作特点,系统加电后自动工作,不需要操作界面,所以选择了DOS操作系统。选用Borland公司Turbo C++,该平台功能齐全,系统稳定,调试手段完备,是DOS时代的主流开发工具。

2.3 辅控系统的软件设计

综控计算机判断微波源是否正常工作,如果微波源故障(捕捉不稳定或其它故障),综控计算机向微波源可发出“辅控指令”,切换到程序指向工作方式。利用靶弹当前GPS坐标与目标舰GPS坐标构成的几何关系,解算靶弹射向与视线之间夹角,输出相应控制电压,微波源主波束指向目标。

系统加电后,辅控系统处于待机工作状态,在软件初始化阶段读入程序指向配置文件,实时读取弹上GPS信息,并对靶弹主要信号进行实时监测,靶弹飞行过程中,适时发出微波源开机指令,之后进入微波辅助控制模块,如果不需要执行程序指向,则安控程序执行原下传信息编码模块;如果满足程序指向发出条件,或接受到被动“辅控指令”,则执行微波辅助控制模块,先计算程序指向角,变换成控制电压写入D/A,再发出“辅控指令”、“辅控标志”指令,然后执行下传信息编码模块,软件流程图见图6。

“做红烧肉的第一步就是要把肉切得方方正正。”虽然按照爸爸告诉我的方法去做,可是肉还是被我切得千奇百怪。

  

图6 软件流程图

微波辅助控制系统利用软硬资源,针对靶弹飞行过程中靶弹微波源系统故障或工作不稳定情况下,断开微波源对伺服系统控制,利用靶弹当前GPS坐标与目标舰GPS坐标构成的几何关系,解算靶弹射向与视线之间的夹角(程序指向角),输出相应控制电压,控制微波源主波束指向目标舰,模拟靶弹微波源主波束锁定目标舰,提高靶弹为武器系统的供靶成功率。

3 数据仿真分析

按程序指向角计算方法编制程序指向角计算模块,首先在计算机上进行仿真,然后计算靶弹与目标舰视线角并比对误差。

将靶弹GPS数据和目标舰GPS数据代入仿真模型,计算程序指向角(电压值)。取仿真步长为100 ms,在发射坐标系中计算靶弹发射后弹道数据及程序指向角,程序指向角与靶弹微波源航控电压比对见图7,可见程序指向角与航控电压有很好的拟合,特别是在最初10 s,二者最大差值为0.44 V,航控电压斜率为1.3~1.5 V/°,换算成角度大约0.33~0.25°;60 s后由于微波源偏转角度过大,引起航控电压与偏转角非线性增大,最大差值为2.88 V,换算成角度大约2.2~1.9°,因此固定偏角和伺服可非线性误差前15 s可用0.3°近似,15 s后可用2°近似;由于开环控制,伺服控制误差近似为1°。

  

图7 程序指向角与靶弹微波源航控电压对比图

4 误差分析

微波源辅助控制产生的综合误差主要来源于算法误差σ1,靶弹GPS定位误差σ2、目标舰舰位误差σ3,靶弹微波源固定偏角误差σ4、靶弹微波源伺服非线性误差σ5及靶弹微波源伺服控制误差σ6,则综合误差σ可用公式(5)表示:

 

(5)

靶弹GPS定位误差约20 m,针对10 km拦截距离,引起误差最大0.1°,计算方法引起误差约0.1°,目标舰定位误差约100 m,引起误差最大0.5°。

微波源开机10~15 s,程序指向综合误差σ为:

 

(6)

微波源开机15~30 s,程序指向综合误差σ为:

 

(7)

综上,程序指向方法产生的综合误差大约在1°~2.3°之间。

5 结论

微波源辅助控制系统能够在微波源工作模式失效后实时解算靶载微波源天线轴线与目标之间的夹角,并与天线当前角度相比较,形成解算的方位误差信号代替来自信号接收及处理系统方位跟踪回路的方位误差信号,输出给天线伺服机构,驱动天线自动对准目标。当因载体运动发生相对角度变化后,天线又随之而转动,形成一个随动的系统,使天线轴向始终瞄准预

定目标。在实际测试运行中,该系统工作稳定,性能良好。对提高部队试验训练水平和战斗力发挥了重要作用。

参考文献

[1] 杜 江,李 淼,王天辉.基于测试诊断一体化技术的雷达导引头技术支援系统设计[J].计算机测量与控制,2014,22(3):775-777.

[2] 王德周,李耀民.基于GPS技术辅助雷达引导系统设计[J].计算机测量与控制,2013,21(1):139-141.

[3] 杜 江,陈 涛,郑建辉. 导弹发射控制系统测控信号适配方法研究与应用[J].计算机测量与控制,2010,18(1):104-106.

[4] 王 刚,丁军辉, 梁 明.靶弹安控系统的舵机故障诊断程序设计[J]. 战术导弹技术,2011, (1):105-108.

[5] 李兆展,林艳红,李若仲.制导雷达组网多站数据的时间对准问题研究[J].战术导弹技术,2010, (1):92-94.

[6] 吴 巍,王国宏,李世忠.雷达间歇辅助下雷达红外协同跟踪技术[J].火力与指挥控翩,2012,1(1):155-158.

[7] 徐志跃.基于虚拟仪器的某型导弹测试系统设计[J].计算机工程与应用, 2007,43(16):225-227.

[8] 王兴国,周丽杰.新型微波天线快速对准仪的研制[J],机械设计与制造,2013,(7):30-34.

[9] 吴文升,何 军,刘祚等.机载激光雷达系统高精度点云生成研究[J].计算机测量与控制,2012,20 (4):1088-1090.

[10] 田 宇.某型导弹发控信号检测系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2013,21(2):406-408.

 
陈涛,杜江
《计算机测量与控制》2018年第05期文献

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