李洪濤

(中國人民解放軍92941部隊 93分隊，遼寧 葫蘆島 125001)

傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備設計

李洪濤

(中國人民解放軍92941部隊 93分隊，遼寧 葫蘆島 125001)

傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置的技術狀態(tài)是影響艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)正常發(fā)射導彈并精確制導的重要因素，是艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)維護工作必須進行的檢測內(nèi)容;為了便于導彈發(fā)射裝置檢測工作與導彈武器系統(tǒng)其它組成部分技術狀態(tài)檢查的并行開展，提高導彈武器系統(tǒng)維護檢查工作效率，提出了傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備的設計方案;從總體設計、硬件設計、軟件設計等方面對傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備設計進行了詳細論述;通過試驗驗證，該檢測設備設計合理、功能正確，性能滿足導彈發(fā)射裝置技術狀態(tài)檢測要求。

導彈發(fā)射裝置；檢測設備；設計；傾斜瞄準式

0 引言

傾斜瞄準式發(fā)射裝置是艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)的重要組成部分，它按照導彈武控系統(tǒng)的指令，實現(xiàn)導彈發(fā)射架俯仰和方位的瞄準運動，賦予導彈初始發(fā)射角，并實時反饋發(fā)射裝置的工作參數(shù)和狀態(tài)，其技術狀態(tài)直接關系到導彈的正常發(fā)射及制導精度。在部隊試驗、演練和維護等工作中需要對發(fā)射裝置功能、性能進行檢查、檢測，以檢查其技術狀態(tài)是否滿足作戰(zhàn)使用要求[1]。為便于傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置技術狀態(tài)檢測工作與導彈武器系統(tǒng)其它組成部分技術狀態(tài)檢查的并行開展，提高導彈武器系統(tǒng)維護檢查工作效率，需要研制專用的檢測設備，實現(xiàn)發(fā)射裝置的功能檢查、接口檢查和隨動精度檢測。

1 總體方案

1.1 組成及功能

傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備用于傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置技術狀態(tài)檢測，由硬件和系統(tǒng)軟件組成，具備以下功能：

1)能模擬武控系統(tǒng)發(fā)送控制指令，完成對發(fā)射裝置的控制、發(fā)射裝置調(diào)試和性能檢查；

2)能向發(fā)射裝置發(fā)送調(diào)轉(zhuǎn)、等速、正弦信號，模擬武控系統(tǒng)發(fā)送的目標點跡，檢驗發(fā)射裝置的調(diào)轉(zhuǎn)速度、調(diào)轉(zhuǎn)時間、等速跟蹤能力、正弦跟蹤能力，也可檢驗發(fā)射裝置的靜態(tài)精度和動態(tài)精度[2]；

3)調(diào)轉(zhuǎn)角度、等速速度、指定角位置、正弦幅值和周期等參數(shù)可根據(jù)用戶需求輸入不同值，全范圍檢驗發(fā)射裝置的工作能力及精度；

4)能實時顯示發(fā)射裝置的工作狀態(tài)，發(fā)射裝置故障時，能及時接收到故障信息并以圖形顯示，同時給出故障代碼，通過查詢故障代碼可快速定位發(fā)射裝置故障；

5)能記錄目標點跡和發(fā)射裝置工作狀態(tài)，并以圖形顯示。

1.2 設計指導思想

1)采用成熟技術，結(jié)構(gòu)簡單，界面顯示明確；

2)按照發(fā)射裝置與導彈武控系統(tǒng)通信協(xié)議，采用Vxworks操作系統(tǒng)進行檢測設備軟件開發(fā)；

3)按照配置適當，便于攜帶，滿足使用要求進行硬件設計，并能夠運行Vxworks操作系統(tǒng)。

1.3 主要指標和要求

1)PIII以上處理器，硬盤2 G以上，內(nèi)存256 M以上；

2)便攜式外殼應加固且輕便，重量不大于8 kg；

3)能運行Vxworks和Windows 程序；

4)網(wǎng)絡接口：10 M/100 M自適應網(wǎng)卡；

5)性能滿足導彈發(fā)射裝置隨動精度檢查要求。

1.4 工作原理

傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備根據(jù)通信協(xié)議向發(fā)射裝置控制指令，控制發(fā)射裝置進入作戰(zhàn)、訓練、維護等工作模式；模擬正弦機根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)生成調(diào)轉(zhuǎn)、等速、正弦目標點跡；以通信協(xié)議規(guī)定的工作周期發(fā)送目標點跡信息，發(fā)射裝置收到點跡信息后，按照規(guī)定的規(guī)律解算驅(qū)動發(fā)射架進行調(diào)轉(zhuǎn)和跟蹤；顯示界面顯示用戶輸入數(shù)據(jù)和發(fā)射裝置回饋的數(shù)據(jù)和狀態(tài)；時統(tǒng)模塊每隔1s向發(fā)射裝置發(fā)送一個秒脈沖信號[3]。

1.4.1 模擬調(diào)轉(zhuǎn)

檢測設備根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)生成調(diào)轉(zhuǎn)函數(shù)，向發(fā)射裝置發(fā)送目標角；發(fā)射裝置收到指令后調(diào)轉(zhuǎn)到目標角位置，并返回發(fā)射架實際角位置數(shù)據(jù)。其過程為檢測設備計算目標角和實際角位置的差，生成一串發(fā)射架運動點跡數(shù)據(jù)，然后每工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送一個點跡，發(fā)射裝置收到指令后加速、減速，直至到達目標角位置，停止發(fā)送。其調(diào)轉(zhuǎn)工作曲線如圖1所示。

圖1 調(diào)轉(zhuǎn)工作曲線圖

1.4.2 模擬等速

用戶輸入的速度和目標角位置參數(shù)生成等速函數(shù)，按照等腰梯形圖的加速、等速、減速規(guī)律生成發(fā)射架運動點跡數(shù)據(jù)，然后每工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送一個點跡，發(fā)射裝置收到指令后加速、減速，直到到達目標角位置，停止發(fā)送。其等速工作曲線如圖2所示。

圖2 等速工作曲線圖

1.4.3 模擬正弦

檢測設備根據(jù)按照用戶輸入的幅值和周期參數(shù)生成正弦函數(shù)，按照正弦圖生成發(fā)射架運動點跡數(shù)據(jù)，然后每工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送一個點跡，發(fā)射裝置收到指令后加速、減速，直到到達目標角位置，停止發(fā)送。其正弦工作曲線如圖3所示。

圖3 正弦工作曲線圖

2 硬件設計

傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備向發(fā)射裝置發(fā)送指令和指向信息控制發(fā)射裝置實現(xiàn)隨控瞄準運動，同時接收并顯示運行狀態(tài)和架位信息，完成功能檢查、接口檢查和隨動精度檢查。硬件配置如表1所示。

表1 硬件配置表

機箱采用鋁合金輕質(zhì)材料成型，密封結(jié)構(gòu)，重量輕、結(jié)構(gòu)堅固、散熱性能好，且不易腐蝕。內(nèi)部走線規(guī)范，線扎布置合理；考慮各線路板安裝維護空間，插板有定位裝置；輸入/輸出插座及各接口位置布局合理，使用電纜連接時，插頭互不干涉。

主板采用PC104集成主板，集成了網(wǎng)卡、顯卡、網(wǎng)卡等。其優(yōu)點是體積小，可作為普通元件組件使用；可靠度高，具有極好的抗震性；功耗低，6 mA總線驅(qū)動即可正常工作；同時可大大降低成本。主板在滿足使用要求前提下減少配置，有效縮小體積。

時統(tǒng)模塊用于檢查發(fā)射裝置準秒脈沖接口。時統(tǒng)模塊與主板通過PC104形式連接，并用螺釘緊固；對外接口通過串口9芯連接器件及線纜引至機箱RS232串口處。時統(tǒng)模塊采用硬件計時電路，在接收到時統(tǒng)信號后開始計時，按每毫秒計時，可連續(xù)計時24小時，24小時后清零重新計時。

硬件設計在滿足基本使用要求前提下，采用自制底板整合核心部件為一體化模塊的加固方案，以提高整體牢固性；采用專用高強度、高可靠性連接器進行連接以及點膠加固等防松、防脫落處理措施，以使硬件具有較高的可靠性和環(huán)境適應性，同時考慮便攜性要求。

3 軟件設計

發(fā)射裝置檢測設備軟件設計根據(jù)艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)發(fā)射裝置功能檢查、接口檢查、隨動精度檢查等功能需求確定其軟件功能及流程。軟件設計采用Vxworks操作系統(tǒng)，編程采用C語言，通信采用UDP/IP協(xié)議。

3.1 軟件界面設計

軟件界面如圖4、圖5所示。界面左上部區(qū)域為數(shù)據(jù)顯示區(qū)，下部區(qū)域為狀態(tài)顯示區(qū)。界面1右上部區(qū)域為發(fā)射裝置檢測設備工作參數(shù)用戶輸入?yún)^(qū)，界面2上部區(qū)域為發(fā)射裝置隨動誤差曲線顯示區(qū)[4-5]。

圖4 界面1

圖5 界面2

3.2 軟件流程設計

軟件流程如圖6所示。

圖6 軟件工作流程圖

發(fā)射裝置檢測設備啟動后，軟件通過接收鍵盤操作指令選擇作戰(zhàn)、維護或訓練工作模式，并通過雙冗余以太網(wǎng)接口向發(fā)射裝置發(fā)送“工作模式選擇”報文，用于控制發(fā)射裝置發(fā)射裝置完成工作模式選擇。

在上述三種工作模式下，軟件通過接收鍵盤操作指令和數(shù)據(jù)，控制發(fā)射裝置完成方向回轉(zhuǎn)和高低俯仰運動。軟件具有發(fā)送模擬正弦機和真實目標兩種工作方式，前者又包含調(diào)轉(zhuǎn)、等速和正弦三種模擬目標的發(fā)送，可根據(jù)需要選擇執(zhí)行。

在發(fā)送模擬正弦機目標工作方式下，軟件通過接收鍵盤操作指令和數(shù)據(jù)分別裝定方向和高低的調(diào)轉(zhuǎn)、等速或正弦模擬目標，通過雙冗余以太網(wǎng)接口周期性地向發(fā)射裝置發(fā)送含有正弦機生成的目標序列的“控制命令”報文，控制發(fā)射裝置完成方向回轉(zhuǎn)和高低俯仰運動，并接收發(fā)射裝置回饋的含有發(fā)射架當前角位置和工作狀態(tài)信息的“狀態(tài)反饋”報文，顯示、記錄實際位置和誤差，同時可進入曲線顯示界面觀測發(fā)射裝置能否滿足調(diào)轉(zhuǎn)和目標跟蹤性能指標要求。

在發(fā)送模擬真實目標工作方式下，軟件通過接收鍵盤操作指令觸發(fā)裝定在系統(tǒng)初始化時已載入內(nèi)存(通過讀取存儲在硬盤上的模擬真實目標序列文件)的模擬真實目標序列數(shù)據(jù)，通過雙冗余以太網(wǎng)接口周期性地向發(fā)射裝置發(fā)送含有模擬真實目標序列的“控制命令”報文，控制發(fā)射裝置完成方向回轉(zhuǎn)和高低俯仰運動，并接收發(fā)射裝置回饋的含有發(fā)射架當前角位置和工作狀態(tài)信息的“狀態(tài)反饋”報文，顯示、記錄實際位置和誤差，同時可進入曲線顯示界面觀測發(fā)射裝置能否滿足調(diào)轉(zhuǎn)和目標跟蹤性能指標要求。

軟件通過接收鍵盤操作指令確認執(zhí)行發(fā)送模擬目標的同時啟動記錄，一個模擬目標序列結(jié)束或必要時，軟件通過接收鍵盤操作指令停止并保存記錄，同時在參數(shù)輸入界面區(qū)域刷新含最新記錄數(shù)據(jù)信息(調(diào)轉(zhuǎn)時間、實際位置和跟隨誤差等)的曲線顯示。

3.2.1 工作模式選擇的工作過程

工作模式選擇通過按鍵切換模式并發(fā)送“工作模式選擇”報文，控制發(fā)射裝置完成作戰(zhàn)、維護或訓練三種工作模式的選擇。

維護工作模式下通過按鍵選擇維護方式并發(fā)送“維護命令”報文，控制發(fā)射裝置完成維護工作模式下的狀態(tài)檢查或精度檢查。

3.2.2 發(fā)送模擬正弦機目標工作方式下的工作過程

該工作方式包含調(diào)轉(zhuǎn)、等速和正弦三種模擬目標的發(fā)送，發(fā)送目標序列根據(jù)用戶的輸入?yún)?shù)，按照調(diào)轉(zhuǎn)、等速、正弦規(guī)律解算生成。

軟件通過網(wǎng)絡以工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送含有方向和高低調(diào)轉(zhuǎn)、等速和正弦目標角信息的“控制命令”報文，控制發(fā)射裝置完成方向回轉(zhuǎn)和高低俯仰運動，并接收“狀態(tài)反饋”報文，數(shù)據(jù)顯示區(qū)動態(tài)更新當前實際角位置等信息，“接收”區(qū)動態(tài)更新發(fā)射裝置當前狀態(tài)信息。

3.2.3 發(fā)送模擬真實目標工作方式下的工作過程

該工作方式以之前采集的艦空導彈武器系統(tǒng)校飛試驗或?qū)楋w行試驗中真實目標數(shù)據(jù)作為模擬目標序列，向發(fā)射裝置發(fā)送。軟件讀取存儲在硬盤上的真實目標序列，通過網(wǎng)絡以工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送含有方向和高低模擬真實目標序列信息(在系統(tǒng)初始化時通過讀取存儲在硬盤上的文件將數(shù)據(jù)載入內(nèi)存)的“控制命令”報文，控制發(fā)射裝置完成作戰(zhàn)任務，并接收“狀態(tài)反饋”報文，“數(shù)據(jù)顯示區(qū)”動態(tài)更新當前實際角位置等信息，“接收區(qū)”動態(tài)更新發(fā)射裝置當前狀態(tài)信息。

3.2.4 記錄數(shù)據(jù)的執(zhí)行過程

檢測設備工作過程中，軟件具有記錄和顯示實際位置、誤差等數(shù)據(jù)的功能。軟件通過網(wǎng)絡以工作周期向發(fā)射裝置發(fā)送“控制命令”報文，同時自動啟動記錄，保存相關數(shù)據(jù)至硬盤，并在虛擬儀器顯示區(qū)顯示實際位置、調(diào)轉(zhuǎn)時間或?qū)嶋H誤差。數(shù)據(jù)顯示區(qū)動態(tài)更新當前實際角位置等信息，“接收”區(qū)動態(tài)更新發(fā)射裝置當前狀態(tài)[6]。

4 試驗驗證

為了驗證傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備設計合理性、功能正確性、性能是否滿足導彈發(fā)射裝置檢測要求，利用該設備進行了導彈發(fā)射裝置檢測試驗。將傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備通過發(fā)射裝置電纜與某型艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)發(fā)射裝置連接，檢測設備和導彈發(fā)射裝置加電開機。通過檢測設備操作，分別在作戰(zhàn)模式、訓練模式、維護模式下控制發(fā)射裝置完成功能檢查、接口檢查和隨動精度檢查。試驗結(jié)果表明傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備設計合理、功能正確，能夠完成導彈發(fā)射裝置功能檢查、接口檢查和隨動精度檢測，其性能滿足導彈發(fā)射裝置檢測要求。其中一次檢測結(jié)果見表2所示。

5 結(jié)束語

為了便于開展傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置技術狀態(tài)檢測，設計開發(fā)了傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備。完成了檢測設備的總體設計、硬件設計、軟件設計，并開發(fā)了相應的設備。該設備可為艦載末端反導導彈武器系統(tǒng)發(fā)射裝置技術狀態(tài)檢測提供獨立于武器系統(tǒng)聯(lián)調(diào)之外的技術手段，可提高武器系統(tǒng)技術狀態(tài)檢測的效率。試驗驗證表明，傾斜瞄準式導彈發(fā)射裝置檢測設備設計合理、功能正確，性能滿足導彈發(fā)射裝置檢測要求。

[1] 李喜仁.防空導彈發(fā)射裝置[M].北京：中國宇航出版社，1993.

表2 導彈發(fā)射裝置檢查數(shù)據(jù)記錄表

[2] 盧志剛，吳 杰，吳 潮.數(shù)字伺服系統(tǒng)與設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3] 李洪濤，何 洋.艦載導彈發(fā)射架狀態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)設計[J]．計算機測量與控制，2016，24(11)：100-103.

[4] 李 戍，陳建群，高鳳岐．基于虛擬儀器的某型導彈發(fā)射裝置自動檢測系統(tǒng)的研制[J]．微計算機信息，2005(5)：133-134.

[5] 朱 巖.導彈發(fā)射裝置測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．電光與控制，2008,15(4)：74-77.

[6] 李海龍，肖明清，胡 斌,等.某型導彈發(fā)射裝置通用檢測設備自檢與校準裝置設計[J]．計算機測量與控制，2013，21(10)：2723-2725.

Design of Tilt Aiming Missile Launcher Performance Detector

Li Hongtao

(No.92941 Unit of PLA,Huludao 125001,China)

The performance of tilt aiming missile launcher is an important factor that affects the missile launch and the guidance accuracy of ship-based terminal anti missile weapon system. Its testing is the necessary contents of ship-based terminal anti missile weapon system maintenance. In order to facilitate the detection of missile launcher independently, parallel with other subsystem detection, improve the efficiency of missile weapon system maintenance, the tilt aiming missile launcher performance detector is proposed to design. Macro scheme, hardware design, software design are researched in the design of the tilt aiming missile launcher performance detector. Through the test, the tilt aiming missile launcher performance detector’s design is reasonable. Its function is correct, and the performance meet the inspection requirements of the missile launcher performance.

missile launcher；detector；design；tilt aiming

2017-01-16；

2017-02-21。

李洪濤(1977-)，男，山東萊蕪人，碩士，工程師，主要從事艦載導彈武器系統(tǒng)試驗鑒定方向的研究。

1671-4598(2017)08-0100-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.08.026

TP273

A