居加祥　蔡云澤　馮旻

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補(bǔ)償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比較高的一種補(bǔ)償方法。通過(guò)基于該方法設(shè)計(jì)的微機(jī)對(duì)消裝置補(bǔ)償模型經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其有效性和可行性得到了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償 微機(jī)對(duì)消裝置

中圖分類號(hào)：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實(shí)目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實(shí)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對(duì)電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測(cè)量精度，使其指向一個(gè)虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過(guò)罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過(guò)程中一個(gè)重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對(duì)系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會(huì)引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過(guò)天線罩測(cè)量目標(biāo)時(shí)，使導(dǎo)引頭測(cè)量的目標(biāo)位置看起來(lái)好像從原來(lái)位置移開(kāi)了一個(gè)角度，這個(gè)角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見(jiàn)圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對(duì)于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來(lái)測(cè)量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時(shí)，導(dǎo)引頭輸出信號(hào)由兩部分組成：真實(shí)的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測(cè)得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對(duì)導(dǎo)引頭的測(cè)量精度、對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補(bǔ)償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補(bǔ)償方法一般可分為機(jī)械加工補(bǔ)償和數(shù)字電路補(bǔ)償兩種。

2.1 機(jī)械加工補(bǔ)償

機(jī)械加工補(bǔ)償一般是通過(guò)工藝上的精心設(shè)計(jì)而制造出具有小A的天線罩，或以機(jī)械加工研磨補(bǔ)償、噴涂補(bǔ)償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機(jī)械加工補(bǔ)償方法。這種補(bǔ)償方法是把天線罩誤差斜率理論與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，從而確定對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過(guò)對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對(duì)天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過(guò)測(cè)量計(jì)算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計(jì)天線罩變壁厚規(guī)律，這個(gè)工作量十分大，且實(shí)際實(shí)現(xiàn)工藝相對(duì)復(fù)雜，且效果不是特別立項(xiàng)，過(guò)分依賴人為工藝和檢驗(yàn)要求。

2.2 數(shù)字電路補(bǔ)償

數(shù)字電路補(bǔ)償方法是通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個(gè)相應(yīng)的對(duì)消分量，來(lái)和導(dǎo)引頭信號(hào)進(jìn)行疊加，就基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號(hào)變?yōu)榻咏硐氲臒o(wú)天線罩狀態(tài)的控制信號(hào)，從而很好的改善天線罩帶來(lái)的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補(bǔ)償方法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對(duì)天線罩的加工材料和罩璧厚度均無(wú)特殊要求?，F(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補(bǔ)償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)，實(shí)際可以利用一個(gè)三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價(jià)的信號(hào)，用以作為補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償。該方法不再對(duì)天線罩加工工藝有過(guò)高的要求，也無(wú)需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)最大限度地減小該誤差對(duì)系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無(wú)一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗(yàn)選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實(shí)現(xiàn)還處在理論階段，實(shí)現(xiàn)困難太大，代價(jià)太高。

3 基于微機(jī)對(duì)消裝置的補(bǔ)償方法

天線罩電性能測(cè)試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測(cè)試系統(tǒng)，采用開(kāi)環(huán)尋零方式的天線罩電性能測(cè)試系統(tǒng)，利用掃描架帶動(dòng)發(fā)射天線測(cè)試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時(shí)，比較帶罩狀態(tài)下和無(wú)罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測(cè)試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗(yàn)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補(bǔ)償模型，我們首先對(duì)某個(gè)天線罩進(jìn)行多次測(cè)量，得出同一個(gè)天線罩多次測(cè)量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會(huì)有區(qū)別，但曲線形狀及拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測(cè)量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補(bǔ)償模型是可行的。

接下來(lái)需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果擬合出補(bǔ)償模型，本著工程應(yīng)用簡(jiǎn)單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補(bǔ)償模型，輸入為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計(jì)模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個(gè)方向的誤差補(bǔ)償值，將補(bǔ)償值經(jīng)過(guò)導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補(bǔ)償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見(jiàn)圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對(duì)脫靶精度的影響和天線罩補(bǔ)償?shù)男Ч?，以及瞄?zhǔn)線誤差一致性對(duì)補(bǔ)償效果的影響，采用將實(shí)測(cè)誤差值數(shù)字化的方法對(duì)數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實(shí)現(xiàn)方法：首先選取一個(gè)基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個(gè)方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補(bǔ)償和不補(bǔ)償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補(bǔ)償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語(yǔ)

利用微機(jī)對(duì)消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，充分考慮了多通道尋的導(dǎo)彈工作時(shí)由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟(jì)且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對(duì)天線罩制造的一致性提出了較高要求，實(shí)際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補(bǔ)償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測(cè)量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補(bǔ)償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比較高的一種補(bǔ)償方法。通過(guò)基于該方法設(shè)計(jì)的微機(jī)對(duì)消裝置補(bǔ)償模型經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其有效性和可行性得到了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償 微機(jī)對(duì)消裝置

中圖分類號(hào)：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實(shí)目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實(shí)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對(duì)電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測(cè)量精度，使其指向一個(gè)虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過(guò)罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過(guò)程中一個(gè)重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對(duì)系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會(huì)引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過(guò)天線罩測(cè)量目標(biāo)時(shí)，使導(dǎo)引頭測(cè)量的目標(biāo)位置看起來(lái)好像從原來(lái)位置移開(kāi)了一個(gè)角度，這個(gè)角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見(jiàn)圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對(duì)于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來(lái)測(cè)量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時(shí)，導(dǎo)引頭輸出信號(hào)由兩部分組成：真實(shí)的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測(cè)得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對(duì)導(dǎo)引頭的測(cè)量精度、對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補(bǔ)償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補(bǔ)償方法一般可分為機(jī)械加工補(bǔ)償和數(shù)字電路補(bǔ)償兩種。

2.1 機(jī)械加工補(bǔ)償

機(jī)械加工補(bǔ)償一般是通過(guò)工藝上的精心設(shè)計(jì)而制造出具有小A的天線罩，或以機(jī)械加工研磨補(bǔ)償、噴涂補(bǔ)償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機(jī)械加工補(bǔ)償方法。這種補(bǔ)償方法是把天線罩誤差斜率理論與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，從而確定對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過(guò)對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對(duì)天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過(guò)測(cè)量計(jì)算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計(jì)天線罩變壁厚規(guī)律，這個(gè)工作量十分大，且實(shí)際實(shí)現(xiàn)工藝相對(duì)復(fù)雜，且效果不是特別立項(xiàng)，過(guò)分依賴人為工藝和檢驗(yàn)要求。

2.2 數(shù)字電路補(bǔ)償

數(shù)字電路補(bǔ)償方法是通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個(gè)相應(yīng)的對(duì)消分量，來(lái)和導(dǎo)引頭信號(hào)進(jìn)行疊加，就基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號(hào)變?yōu)榻咏硐氲臒o(wú)天線罩狀態(tài)的控制信號(hào)，從而很好的改善天線罩帶來(lái)的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補(bǔ)償方法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對(duì)天線罩的加工材料和罩璧厚度均無(wú)特殊要求?，F(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補(bǔ)償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)，實(shí)際可以利用一個(gè)三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價(jià)的信號(hào)，用以作為補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償。該方法不再對(duì)天線罩加工工藝有過(guò)高的要求，也無(wú)需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)最大限度地減小該誤差對(duì)系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無(wú)一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗(yàn)選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實(shí)現(xiàn)還處在理論階段，實(shí)現(xiàn)困難太大，代價(jià)太高。

3 基于微機(jī)對(duì)消裝置的補(bǔ)償方法

天線罩電性能測(cè)試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測(cè)試系統(tǒng)，采用開(kāi)環(huán)尋零方式的天線罩電性能測(cè)試系統(tǒng)，利用掃描架帶動(dòng)發(fā)射天線測(cè)試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時(shí)，比較帶罩狀態(tài)下和無(wú)罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測(cè)試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗(yàn)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補(bǔ)償模型，我們首先對(duì)某個(gè)天線罩進(jìn)行多次測(cè)量，得出同一個(gè)天線罩多次測(cè)量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會(huì)有區(qū)別，但曲線形狀及拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測(cè)量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補(bǔ)償模型是可行的。

接下來(lái)需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果擬合出補(bǔ)償模型，本著工程應(yīng)用簡(jiǎn)單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補(bǔ)償模型，輸入為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計(jì)模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個(gè)方向的誤差補(bǔ)償值，將補(bǔ)償值經(jīng)過(guò)導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補(bǔ)償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見(jiàn)圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對(duì)脫靶精度的影響和天線罩補(bǔ)償?shù)男Ч?，以及瞄?zhǔn)線誤差一致性對(duì)補(bǔ)償效果的影響，采用將實(shí)測(cè)誤差值數(shù)字化的方法對(duì)數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實(shí)現(xiàn)方法：首先選取一個(gè)基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個(gè)方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補(bǔ)償和不補(bǔ)償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補(bǔ)償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語(yǔ)

利用微機(jī)對(duì)消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，充分考慮了多通道尋的導(dǎo)彈工作時(shí)由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟(jì)且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對(duì)天線罩制造的一致性提出了較高要求，實(shí)際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補(bǔ)償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測(cè)量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補(bǔ)償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實(shí)現(xiàn)且性價(jià)比較高的一種補(bǔ)償方法。通過(guò)基于該方法設(shè)計(jì)的微機(jī)對(duì)消裝置補(bǔ)償模型經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其有效性和可行性得到了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償 微機(jī)對(duì)消裝置

中圖分類號(hào)：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實(shí)目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實(shí)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對(duì)電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測(cè)量精度，使其指向一個(gè)虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過(guò)罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過(guò)程中一個(gè)重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對(duì)系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會(huì)引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過(guò)天線罩測(cè)量目標(biāo)時(shí)，使導(dǎo)引頭測(cè)量的目標(biāo)位置看起來(lái)好像從原來(lái)位置移開(kāi)了一個(gè)角度，這個(gè)角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見(jiàn)圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對(duì)于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時(shí)，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來(lái)測(cè)量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時(shí)，導(dǎo)引頭輸出信號(hào)由兩部分組成：真實(shí)的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測(cè)得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對(duì)導(dǎo)引頭的測(cè)量精度、對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補(bǔ)償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補(bǔ)償方法一般可分為機(jī)械加工補(bǔ)償和數(shù)字電路補(bǔ)償兩種。

2.1 機(jī)械加工補(bǔ)償

機(jī)械加工補(bǔ)償一般是通過(guò)工藝上的精心設(shè)計(jì)而制造出具有小A的天線罩，或以機(jī)械加工研磨補(bǔ)償、噴涂補(bǔ)償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機(jī)械加工補(bǔ)償方法。這種補(bǔ)償方法是把天線罩誤差斜率理論與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，從而確定對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過(guò)對(duì)天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對(duì)天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過(guò)測(cè)量計(jì)算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計(jì)天線罩變壁厚規(guī)律，這個(gè)工作量十分大，且實(shí)際實(shí)現(xiàn)工藝相對(duì)復(fù)雜，且效果不是特別立項(xiàng)，過(guò)分依賴人為工藝和檢驗(yàn)要求。

2.2 數(shù)字電路補(bǔ)償

數(shù)字電路補(bǔ)償方法是通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個(gè)相應(yīng)的對(duì)消分量，來(lái)和導(dǎo)引頭信號(hào)進(jìn)行疊加，就基本上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號(hào)變?yōu)榻咏硐氲臒o(wú)天線罩狀態(tài)的控制信號(hào)，從而很好的改善天線罩帶來(lái)的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補(bǔ)償方法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對(duì)天線罩的加工材料和罩璧厚度均無(wú)特殊要求?，F(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補(bǔ)償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點(diǎn)，實(shí)際可以利用一個(gè)三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價(jià)的信號(hào)，用以作為補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補(bǔ)償。該方法不再對(duì)天線罩加工工藝有過(guò)高的要求，也無(wú)需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)最大限度地減小該誤差對(duì)系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無(wú)一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗(yàn)選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實(shí)現(xiàn)還處在理論階段，實(shí)現(xiàn)困難太大，代價(jià)太高。

3 基于微機(jī)對(duì)消裝置的補(bǔ)償方法

天線罩電性能測(cè)試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測(cè)試系統(tǒng)，采用開(kāi)環(huán)尋零方式的天線罩電性能測(cè)試系統(tǒng)，利用掃描架帶動(dòng)發(fā)射天線測(cè)試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時(shí)，比較帶罩狀態(tài)下和無(wú)罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測(cè)試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過(guò)計(jì)算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗(yàn)天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補(bǔ)償模型，我們首先對(duì)某個(gè)天線罩進(jìn)行多次測(cè)量，得出同一個(gè)天線罩多次測(cè)量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會(huì)有區(qū)別，但曲線形狀及拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測(cè)量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補(bǔ)償模型是可行的。

接下來(lái)需要根據(jù)測(cè)量結(jié)果擬合出補(bǔ)償模型，本著工程應(yīng)用簡(jiǎn)單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補(bǔ)償模型，輸入為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個(gè)方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計(jì)模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個(gè)方向的誤差補(bǔ)償值，將補(bǔ)償值經(jīng)過(guò)導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補(bǔ)償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見(jiàn)圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對(duì)脫靶精度的影響和天線罩補(bǔ)償?shù)男Ч?，以及瞄?zhǔn)線誤差一致性對(duì)補(bǔ)償效果的影響，采用將實(shí)測(cè)誤差值數(shù)字化的方法對(duì)數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實(shí)現(xiàn)方法：首先選取一個(gè)基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個(gè)方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補(bǔ)償和不補(bǔ)償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補(bǔ)償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語(yǔ)

利用微機(jī)對(duì)消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ浞挚紤]了多通道尋的導(dǎo)彈工作時(shí)由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟(jì)且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對(duì)天線罩制造的一致性提出了較高要求，實(shí)際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補(bǔ)償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測(cè)量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint