杜 江，王 鑫，王 剛，付京來(lái)

(中國(guó)人民解放軍91851部隊(duì)，遼寧 葫蘆島 125001)

0 引言

靶彈是模擬敵方來(lái)襲導(dǎo)彈技戰(zhàn)術(shù)特性的實(shí)體空中靶標(biāo)。高性能的靶彈系統(tǒng)，是試驗(yàn)鑒定部門考核防空兵器系統(tǒng)不可或缺的重要裝備，為防空兵器的某些極限戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能考核及驗(yàn)證提供條件，為防空兵器系統(tǒng)的完善與升級(jí)以及部隊(duì)防空反導(dǎo)訓(xùn)練水平的提升提供重要試驗(yàn)保證[1-2]。靶彈系統(tǒng)在具備較高技術(shù)性能的同時(shí)，還應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性，便于在實(shí)彈訓(xùn)練中廣泛應(yīng)用并發(fā)揮作用[3-4]。

本文創(chuàng)新了靶彈制導(dǎo)控制方式，研制了集電氣改裝、接口轉(zhuǎn)換、目標(biāo)導(dǎo)引、安全控制功能于一體的靶彈多功能控制器(以下簡(jiǎn)稱靶彈控制器)，實(shí)現(xiàn)了退役導(dǎo)彈到多用途靶彈的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化改裝，探索了一種經(jīng)濟(jì)而有效的靶彈開發(fā)方法。

1 退役導(dǎo)彈改裝面臨的主要問題

在當(dāng)前退役飛航導(dǎo)彈改裝靶彈工程實(shí)踐中，存在著以下急需解決的問題：

1)導(dǎo)彈系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)序邏輯嚴(yán)格、相互配合緊密的統(tǒng)一整體，彈載設(shè)備高度集成、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜且信號(hào)相互交聯(lián)，對(duì)導(dǎo)彈技術(shù)狀態(tài)和工作時(shí)序的任何改動(dòng)都可能牽一發(fā)而動(dòng)全身，對(duì)全彈其他系統(tǒng)的工作造成影響。如何從全局出發(fā)，精確調(diào)整導(dǎo)彈原有技術(shù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈到靶彈的功能轉(zhuǎn)變，是靶彈改裝需要解決的首要問題。

2)靶彈用于武器裝備試驗(yàn)與部隊(duì)訓(xùn)練演練，既要模擬敵方來(lái)襲導(dǎo)彈的攻擊態(tài)勢(shì)，又要保證絕不能誤傷目標(biāo)(被試防空武器平臺(tái))。在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)供靶時(shí)，如何精確控制飛行航路，實(shí)現(xiàn)供靶逼真性和安全性的統(tǒng)一，是靶彈改裝需要解決的第二個(gè)問題。

3)退役導(dǎo)彈技術(shù)狀態(tài)和使用流程較為固化，而國(guó)外現(xiàn)役飛航導(dǎo)彈信號(hào)繁多、技戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)各異，如何使一型靶彈具備多種功能，使靶彈適應(yīng)性更強(qiáng)，是靶彈改裝需要解決的第三個(gè)問題。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1 導(dǎo)彈自動(dòng)控制回路分析

導(dǎo)彈是一種能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行自動(dòng)尋的跟蹤和攻擊的無(wú)人飛行器，某型退役導(dǎo)彈系統(tǒng)存在兩種控制回路，一是末制導(dǎo)雷達(dá)自身搜索跟蹤目標(biāo)的(小)控制回路[5-8]；另一種是末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)并捕獲目標(biāo)后存在的末制導(dǎo)雷達(dá)-飛行控制系統(tǒng)-目標(biāo)等組成的飛行(大)控制回路[9-10]。其中飛行(大)控制回路一般包括導(dǎo)彈轉(zhuǎn)向控制和降高控制兩種控制功能。某型退役導(dǎo)彈自動(dòng)控制回路具體工作過程如下：

在導(dǎo)彈發(fā)射后，彈上末制導(dǎo)雷達(dá)在裝訂的開機(jī)時(shí)刻接通高壓發(fā)射電磁波，在預(yù)定區(qū)域搜索目標(biāo)，完成自身小控制回路的穩(wěn)定捕獲跟蹤。然后向彈上自動(dòng)駕駛儀發(fā)送航向制導(dǎo)指令和表征目標(biāo)偏離彈軸角度的航向制導(dǎo)控制電壓信號(hào)，接通導(dǎo)彈制導(dǎo)大控制回路，彈上自動(dòng)駕駛儀接收到航向制導(dǎo)指令后操縱航向舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制導(dǎo)彈航向?qū)?zhǔn)目標(biāo)方向。當(dāng)距離目標(biāo)若干位置點(diǎn)時(shí)，末制導(dǎo)雷達(dá)向彈上自動(dòng)駕駛儀發(fā)送高度制導(dǎo)指令，彈上自動(dòng)駕駛儀接收到高度戰(zhàn)斗指令后控制俯仰舵機(jī)開始降高飛行，直至擊中目標(biāo)。

在導(dǎo)彈發(fā)射前的射前檢查階段，地面/艦面射檢發(fā)控設(shè)備向彈上發(fā)出射前檢查指令，末制導(dǎo)雷達(dá)模擬產(chǎn)生目標(biāo)回波并完成穩(wěn)定捕獲，然后向自動(dòng)駕駛儀發(fā)出航向制導(dǎo)指令、航向制導(dǎo)控制電壓信號(hào)和高度制導(dǎo)指令，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在地面/艦面完成導(dǎo)彈兩種控制回路的聯(lián)動(dòng)和檢查。某型退役導(dǎo)彈制導(dǎo)控制鏈路如圖1所示。

圖1 某型退役導(dǎo)彈制導(dǎo)控制鏈路示意圖

2.2 導(dǎo)彈到靶彈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換方法

與導(dǎo)彈不同，靶彈是模擬敵方來(lái)襲導(dǎo)彈技戰(zhàn)術(shù)特性的空中實(shí)體靶標(biāo)，靶彈的供靶目標(biāo)是防空武備載體平臺(tái)，靶彈在逼真模擬敵方導(dǎo)彈攻擊態(tài)勢(shì)的同時(shí)，絕對(duì)不能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攻擊，以確保反導(dǎo)試驗(yàn)訓(xùn)練的安全。因此除特殊需要外，在靶彈飛行時(shí)必須切斷制導(dǎo)控制回路，絕不允許靶彈在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤和攻擊。同時(shí)靶彈在地面/艦面發(fā)射前的射前檢查階段，需要保持導(dǎo)引頭和自動(dòng)駕駛儀之間的正常聯(lián)系，以確保靶彈能夠通過射前檢查正常發(fā)射。對(duì)導(dǎo)彈控制回路特性的改變是導(dǎo)彈改裝靶彈的首要任務(wù)。

針對(duì)導(dǎo)彈設(shè)備高度集成、技術(shù)狀態(tài)復(fù)雜的實(shí)際情況，斷開末制導(dǎo)雷達(dá)和彈上自動(dòng)駕駛儀之間的連接關(guān)系，新研靶彈控制器串聯(lián)于彈上末制導(dǎo)雷達(dá)和自動(dòng)駕駛儀之間，作為兩者連接的紐帶。在射前檢查等需要接通制導(dǎo)控制回路的時(shí)候，靶彈控制器保持兩者之間的正常聯(lián)系；在靶彈飛行時(shí)，自動(dòng)斷開制導(dǎo)控制回路或修改制導(dǎo)控制規(guī)律以確保供靶安全。改裝后靶彈主要控制信號(hào)連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 改裝后靶彈主要控制信號(hào)連接關(guān)系

通過靶彈控制器改變末制導(dǎo)雷達(dá)與飛行控制系統(tǒng)的接口關(guān)系，實(shí)現(xiàn)退役導(dǎo)彈到多功能靶彈的改裝，不需改變彈上導(dǎo)引頭、飛行控制系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)，不需對(duì)艦面射檢設(shè)備進(jìn)行改裝，具有操作簡(jiǎn)便、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)改裝操作可逆性好，如果有需要，可恢復(fù)原電纜連接關(guān)系將靶彈改裝回導(dǎo)彈狀態(tài)。

2.3 動(dòng)目標(biāo)供靶航路精確控制方法

在靶彈發(fā)射后，防空武器載體平臺(tái)在探測(cè)到靶彈進(jìn)行模擬攻擊后，會(huì)在實(shí)施攔截的同時(shí)，遂行各種戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)動(dòng)作以規(guī)避靶彈。若完全切斷制導(dǎo)控制回路，在防空武器平臺(tái)實(shí)施機(jī)動(dòng)時(shí)，不能實(shí)時(shí)感知攔截平臺(tái)動(dòng)態(tài)位置和運(yùn)動(dòng)情況來(lái)調(diào)整供靶彈道，導(dǎo)致實(shí)際的航路捷徑過大或過小。當(dāng)航路捷徑過大時(shí)，靶彈模擬敵方來(lái)襲導(dǎo)彈彈道的逼真性不足，達(dá)不到考核目的；若航路捷徑過小，則試驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)加大，一旦攔截失敗，存在誤傷防空武器載體平臺(tái)的重大安全隱患。

為此，以導(dǎo)彈導(dǎo)引控制規(guī)律為基礎(chǔ)，結(jié)合靶彈供靶使用特點(diǎn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種靶彈導(dǎo)引供靶方法，可實(shí)現(xiàn)靶彈對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)供靶時(shí)航路捷徑精確可控。在導(dǎo)彈制導(dǎo)控制回路中，導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)向自動(dòng)駕駛儀輸出的航向制導(dǎo)控制電壓信號(hào)，和目標(biāo)與導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)天線軸向的方位偏差角度信號(hào)φct成正比，其大小表征目標(biāo)偏離天線軸向角度的大小，其正負(fù)表征目標(biāo)偏離天線軸線的方向[14-15]，以引導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)。與導(dǎo)彈制導(dǎo)規(guī)律不同，在靶彈導(dǎo)引供靶飛行模式下，靶彈末制導(dǎo)雷達(dá)向自動(dòng)駕駛儀輸出的信號(hào)為綜合誤差信號(hào)ψzt，是目標(biāo)方位差信號(hào)φct與目標(biāo)偏離角信號(hào)φst之差。其中目標(biāo)偏離角信號(hào)φst是目標(biāo)靶彈航路捷徑R0(目標(biāo)到靶彈航路的最小距離，由射前裝訂)與目標(biāo)距離Dt(由靶彈末制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)時(shí)測(cè)得)之商的反正切函數(shù)，其正負(fù)與目標(biāo)方位差信號(hào)φct一致，保證目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)靶彈航路捷徑始終不變。計(jì)算公式如下：

ψzt=φct-φst

(1)

φst=sgn(φct)*tan-1(R0/Dt)

(2)

φct保證靶彈能夠跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，φst保證不論目標(biāo)如何運(yùn)動(dòng)，靶彈航向始終偏離目標(biāo)一個(gè)誤差角度，在保持航路捷徑不變的情況下進(jìn)行跟蹤但不完全對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。有源導(dǎo)引供靶飛行模式下靶彈彈道如圖3所示。從圖3中可見，靶彈從O點(diǎn)發(fā)射后，目標(biāo)從M0隨機(jī)運(yùn)動(dòng)到M1時(shí)，靶彈航路捷徑仍為R0，保持不變。

圖3 有源導(dǎo)引供靶飛行模式下靶彈彈道示意圖

2.4 靶彈功能拓展方法

由于退役導(dǎo)彈控制系統(tǒng)狀態(tài)固化功能單一，難以滿足多樣化供靶需求。為此，靶彈控制器設(shè)計(jì)采用高性能計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)化的靶載設(shè)備操控模塊，可完成靶彈狀態(tài)管理和資源的統(tǒng)一調(diào)度，成為全彈的控制核心。在靶彈控制器的綜合管控下，退役導(dǎo)彈在改裝后，可具備有源供靶、無(wú)源供靶、動(dòng)目標(biāo)精確供靶、電子對(duì)抗等多種功能組合。

1)有源供靶：

有源靶彈是指靶彈在供靶過程中發(fā)射電磁波跟蹤、輻射防空武器載體平臺(tái)，模擬敵方主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的電磁輻射特性和攻擊方式，是導(dǎo)彈類靶標(biāo)體系中的一個(gè)重要分支[11-13]。在有源靶彈供靶時(shí)，靶彈控制器控制末制導(dǎo)雷達(dá)保持自身捕捉跟蹤的小控制回路的正常工作，但切斷其制導(dǎo)控制鏈路，不會(huì)向自動(dòng)駕駛儀輸出制導(dǎo)控制指令和制導(dǎo)控制電壓，末制導(dǎo)雷達(dá)-飛行控制系統(tǒng)-目標(biāo)等組成的飛行(大)控制回路不工作，靶彈按自控彈道飛行。

2)無(wú)源供靶：

無(wú)源靶彈在供靶過程中不輻射雷達(dá)信號(hào)，不模擬主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈的電磁輻射特性。在退役導(dǎo)彈改裝為無(wú)源靶彈時(shí)，通常末制導(dǎo)雷達(dá)不通電工作，可作為配重或者拆掉導(dǎo)引頭整機(jī)安裝脫靶量測(cè)量等靶載任務(wù)設(shè)備。此時(shí)靶彈控制器需代替拆除的末制導(dǎo)雷達(dá)完成與全彈其他系統(tǒng)的電氣信號(hào)協(xié)調(diào)，確保射前檢查和發(fā)射流程的順利進(jìn)行。

3)動(dòng)目標(biāo)精確供靶：

在靶彈實(shí)施對(duì)動(dòng)目標(biāo)精確供靶時(shí)，靶彈控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)末制導(dǎo)雷達(dá)工作狀態(tài)并根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況自動(dòng)修正制導(dǎo)控制規(guī)律，同時(shí)判斷修正后的靶彈彈道是否飛出安全管道，必要時(shí)實(shí)施自毀控制，確保試驗(yàn)安全。

4)電子對(duì)抗型靶彈：

在電子對(duì)抗型靶彈中，靶彈控制器具備雙向控制功能，一方面根據(jù)供靶態(tài)勢(shì)確定干擾時(shí)機(jī)和干擾參數(shù)，控制電子對(duì)抗設(shè)備工作實(shí)施干擾；另一方面根據(jù)電子對(duì)抗設(shè)備的偵查信息和干擾實(shí)施情況，控制靶彈實(shí)施機(jī)動(dòng)等戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作。

3 靶彈控制器總體設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

靶彈控制器硬件由主控模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)模塊(含天線及饋線)等組成。主控模塊是靶彈控制器的控制核心，負(fù)責(zé)程序運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、模擬量采樣與輸出、串口通信和開關(guān)量采樣與輸出等功能。信號(hào)調(diào)理模塊由穩(wěn)壓電源模塊、接口控制電路、模擬信號(hào)調(diào)理電路、開關(guān)信號(hào)調(diào)理電路、指令輸出電路等構(gòu)成，主要用于完成靶彈控制器供電、靶彈與靶彈控制器之間模擬信號(hào)、開關(guān)信號(hào)的調(diào)理適配以及指令輸出等功能。衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)模塊負(fù)責(zé)GPS/北斗衛(wèi)星信號(hào)的接收和解析。

主控模塊以DSP芯片為處理核心，外部擴(kuò)展ROM、D/A、A/D、FPGA串口緩存等器件。外部ROM為512 k×16位的Flash芯片，用于存儲(chǔ)任務(wù)參數(shù)等信息；D/A芯片具有4路(實(shí)際使用1路)12位的D/A通道，輸出電壓-10～+10 V；A/D芯片具有8路(實(shí)際使用5路)16位的A/D通道，采樣電壓10～+10 V；FPGA芯片具有4 608個(gè)邏輯單元，用于實(shí)現(xiàn)總線控制；3路64位串口緩存用于與衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)模塊、測(cè)試設(shè)備、遙測(cè)設(shè)備的通信。串口緩存與外部設(shè)備之間采用變壓器型串口通信隔離器件，以解決設(shè)備間串口通信的干擾及地隔離問題。主控模塊采用±15 V和+5 V電源供電，其中±15 V為A/D、D/A芯片供電，+5 V經(jīng)穩(wěn)壓芯片調(diào)整為+3.3 V、+1.8 V、+1.2 V后為其他芯片供電。+5 V地線為數(shù)字信號(hào)地，±15 V地線為模擬信號(hào)地。模擬地和數(shù)字地之間通過磁珠單點(diǎn)連接共地。

主控模塊基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 主控模塊基本結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編寫，由主控軟件模塊和功能軟件模塊組成。主控軟件模塊是系統(tǒng)的控制核心，其功能是合理配合芯片資源，完成硬件初始化、任務(wù)參數(shù)裝訂、工作模式轉(zhuǎn)換、基本輸入輸出等工作。系統(tǒng)加電后，首先完成系統(tǒng)初始化，然后讀取任務(wù)參數(shù)，檢測(cè)起飛指令是否發(fā)出，若起飛指令未發(fā)出，則進(jìn)入射前檢查模式；當(dāng)起飛指令發(fā)出后，進(jìn)入各飛行控制功能模式，同時(shí)啟動(dòng)自毀檢測(cè)控制線程；飛行控制功能模塊包括射前檢查模塊、有源供靶模塊、無(wú)源供靶模塊、動(dòng)目標(biāo)精確供靶模塊、電子對(duì)抗供靶模塊等。各功能模塊均使用獨(dú)立函數(shù)設(shè)計(jì)，滿足系統(tǒng)快速升級(jí)和移植需求。

系統(tǒng)主控軟件模塊工作流程如圖5所示。

圖5 主控軟件模塊流程圖

4 具體功能實(shí)現(xiàn)方法

1)起飛指令監(jiān)測(cè)：

起飛指令是靶彈起飛與否的重要標(biāo)志信號(hào)，靶彈控制器必須準(zhǔn)確判斷起飛指令以調(diào)整自身工作狀態(tài)。靶彈控制器采用光電隔離調(diào)理電路對(duì)來(lái)自靶彈平臺(tái)的靶彈起飛指令信號(hào)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換和采集，D1光電隔離調(diào)理電路包括一組輸入端(1、2)和一組輸出端(3、4)。起飛指令串聯(lián)限流電阻R1連接D1的輸入1端，D1的輸入2端接靶彈地線；D1的輸出3端接靶彈主控模塊數(shù)字5 V，輸出4端串限流電阻R2接靶彈主控模塊數(shù)字地，同時(shí)接靶彈主控模塊數(shù)字I/O檢測(cè)端口，由主控模塊進(jìn)行信號(hào)判別。如果信號(hào)為高電平，則判定靶彈起飛指令發(fā)出，如果信號(hào)為低電平，則判定靶彈起飛指令未發(fā)出。靶彈起飛指令信號(hào)的產(chǎn)生與采集電路如圖6所示。

圖6 靶彈起飛指令信號(hào)的產(chǎn)生與采集電路原理圖

2)電氣改裝與接口控制：

靶彈控制器采用接口控制電路作為末制導(dǎo)雷達(dá)與外部設(shè)備的聯(lián)系通道，由CZ1、CZ2、CZ3信號(hào)端口組成。CZ1端口是輸入端口，來(lái)自末制導(dǎo)雷達(dá)或主控模塊模擬產(chǎn)生的航向制導(dǎo)指令、高度制導(dǎo)指令、航向制導(dǎo)控制電壓信號(hào)等信號(hào)均由該通道輸入；CZ2是輸出端口，轉(zhuǎn)接后的制導(dǎo)控制電壓和制導(dǎo)控制指令由該端口輸出至自動(dòng)駕駛儀；CZ3是射檢設(shè)備發(fā)出的射前檢查指令輸入端口，由雷達(dá)與射檢設(shè)備連接插座的對(duì)應(yīng)針腳引出，射前檢查指令輸出給雷達(dá)的同時(shí)，也輸出至本接口控制電路。電氣改裝原理如圖7所示。

圖7 電氣改裝原理圖

接口控制電路由繼電器J1、J2等組成。用靶彈射檢設(shè)備的“射前檢查指令”或主控模塊在動(dòng)目標(biāo)精確供靶模式下產(chǎn)生的“導(dǎo)引供靶指令”作為繼電器K1、K2的觸發(fā)信號(hào)，控制該聯(lián)系通道的通斷。只有“射前檢查指令”或“導(dǎo)引供靶指令”發(fā)出后，K1、K2繼電器動(dòng)作，該接口通道才能導(dǎo)通，將末制導(dǎo)雷達(dá)的制導(dǎo)指令和制導(dǎo)控制電壓傳至自動(dòng)駕駛儀，保證靶彈制導(dǎo)控制回路正常工作；若“射前檢查指令”或“導(dǎo)引供靶指令”均未發(fā)出，K1、K2 繼電器不動(dòng)作，該接口通道處于斷開狀態(tài)，末制導(dǎo)雷達(dá)不會(huì)引導(dǎo)靶彈攻擊目標(biāo)，保證目標(biāo)安全。接口控制電路原理如圖8所示。

圖8 接口控制電路原理圖

3)動(dòng)目標(biāo)精確供靶：

動(dòng)目標(biāo)精確供靶是靶彈控制器重要的控制功能。為確保試驗(yàn)安全，在進(jìn)行動(dòng)目標(biāo)精確供靶時(shí)，首先要檢查靶彈末制導(dǎo)雷達(dá)是否工作正常且已穩(wěn)定捕獲預(yù)定目標(biāo)，當(dāng)下列3種情況之一出現(xiàn)時(shí)：

①末制導(dǎo)雷達(dá)在距離上和方位上搜索若干時(shí)間而未捕捉目標(biāo)；

②末制導(dǎo)雷達(dá)捕捉不穩(wěn)或旁瓣捕捉；

③末制導(dǎo)雷達(dá)捕捉的目標(biāo)不是預(yù)定目標(biāo)；

則表示末制導(dǎo)雷達(dá)工作狀態(tài)不穩(wěn)定或未能正常捕獲預(yù)定目標(biāo)，需要及時(shí)退出動(dòng)目標(biāo)精確供靶模式，按靶彈原自控彈道飛行。

具體地，靶彈控制器采集制導(dǎo)指令、目標(biāo)距離及目標(biāo)角度等信息，同時(shí)對(duì)導(dǎo)引頭開機(jī)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，完成雷達(dá)導(dǎo)引頭工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷雷達(dá)捕獲的目標(biāo)是否為射前裝訂的預(yù)定目標(biāo)；然后實(shí)時(shí)解算綜合誤差信號(hào)并輸出，直到達(dá)到靶彈雷達(dá)導(dǎo)引頭跟蹤下限為止。動(dòng)目標(biāo)精確供靶流程如圖9所示。

圖9 動(dòng)目標(biāo)精確供靶軟件模塊流程圖

4)靶彈安全控制：

為確保靶彈供靶安全，靶彈控制器集成了靶彈安全控制功能。在發(fā)射前裝訂靶彈飛行安控管道，靶彈起飛后，采用衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量靶彈位置，判斷是否飛出射前裝訂的安控管道，判斷周期100 ms；若靶彈連續(xù)5次飛出安控管道，靶彈控制器可直接操舵實(shí)施靶彈自毀。

衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)模塊采用成熟貨架產(chǎn)品，其主要技術(shù)為：接收點(diǎn)頻：BDS-B1/B3、衛(wèi)星接收機(jī)-L1；定位信息更新率：10 Hz；動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位精度：≤30 m；測(cè)速精度：≤0.5 m/s。靶彈自毀指令輸出電路由雙刀雙擲繼電器構(gòu)成。當(dāng)靶彈實(shí)施自毀時(shí)，主控模塊通過固態(tài)繼電器發(fā)出“主動(dòng)自毀指令”，雙刀雙擲繼電器動(dòng)作，自動(dòng)駕駛儀與舵機(jī)之間的聯(lián)系被斷開，同時(shí)主控模塊通過DA發(fā)出自毀控制信號(hào)，經(jīng)如圖10所示的信號(hào)調(diào)理電路隔離后，直接輸出到舵機(jī)，操縱舵機(jī)實(shí)施自毀。

圖10 自毀控制信號(hào)調(diào)理電路

5 試驗(yàn)及結(jié)果分析

為驗(yàn)證對(duì)動(dòng)目標(biāo)供靶時(shí)的有源導(dǎo)引功能和性能，采用基于PXI總線的虛擬儀器構(gòu)建了一套靶彈仿真測(cè)試設(shè)備，采用程控雷達(dá)信號(hào)源和程控目標(biāo)模擬器模擬目標(biāo)航跡，對(duì)靶彈控制器進(jìn)行半實(shí)物仿真測(cè)試。靶彈測(cè)試仿真設(shè)備可以采集靶彈控制器的制導(dǎo)指令和制導(dǎo)控制電壓，進(jìn)行靶彈控制器性能檢測(cè)和靶彈運(yùn)動(dòng)軌跡解算，完成靶彈彈道仿真。

程控雷達(dá)信號(hào)源工作于外觸發(fā)狀態(tài)，以雷達(dá)導(dǎo)引頭同步信號(hào)作為觸發(fā)源，產(chǎn)生大于1毫瓦的功率輸出，輸出信號(hào)與觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)延表征目標(biāo)距離，并可根據(jù)目標(biāo)距離對(duì)輸出射頻信號(hào)分檔衰減。程控目標(biāo)模擬器的作用是模擬目標(biāo)在不同方位上偏離雷達(dá)導(dǎo)引頭天線的等強(qiáng)信號(hào)線，程控目標(biāo)模擬器天線與末制導(dǎo)雷達(dá)天線軸向夾角代表目標(biāo)方位偏差角度。程控雷達(dá)信號(hào)源與喇叭天線采用同軸電纜連接。通過目標(biāo)距離和目標(biāo)方位偏差角度的不斷變化模擬目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)情況。靶彈仿真測(cè)試設(shè)備和程控雷達(dá)信號(hào)源之間采用RS422串口連接。靶彈控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)組成與連接連接關(guān)系見圖11。

圖11 靶彈控制器仿真測(cè)試系統(tǒng)組成示意圖

半實(shí)物仿真過程如下：首先預(yù)設(shè)靶彈供靶理論彈道和理論航路捷徑，而后啟動(dòng)靶彈測(cè)試仿真設(shè)備和靶彈控制器。靶彈測(cè)試仿真設(shè)備輸出+27 V的“起飛指令”，讓靶彈控制器進(jìn)入對(duì)動(dòng)目標(biāo)精確供靶飛行模式，同時(shí)程控雷達(dá)信號(hào)源和程控目標(biāo)模擬器模擬目標(biāo)航跡；在靶彈模擬飛行過程中，靶彈控制器輸出制導(dǎo)控制指令、目標(biāo)距離電壓、目標(biāo)綜合誤差信號(hào)等制導(dǎo)信息，靶彈測(cè)試仿真設(shè)備對(duì)制導(dǎo)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)采樣，實(shí)時(shí)解算靶彈彈道、彈目距離和位置關(guān)系以及航路捷徑，最后將航路捷徑計(jì)算結(jié)果與設(shè)定的航路捷徑與進(jìn)行比較。經(jīng)試驗(yàn)，航路捷徑仿真結(jié)果與理論航路捷徑之間誤差最大值為120米，該誤差為系統(tǒng)整體誤差，包括定位誤差、控制誤差、采樣誤差等，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種靶彈多功能控制器，在不改變彈上末制導(dǎo)雷達(dá)、自動(dòng)駕駛儀以及地面/艦面指揮儀等設(shè)備內(nèi)部的工作狀態(tài)的前提下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈到多功能靶彈的標(biāo)準(zhǔn)化改裝，具備簡(jiǎn)便可靠、工作量小、通用性好、彈道控制靈活等突出特點(diǎn)，較好地解決了靶彈改裝難題，滿足防空武器系統(tǒng)試驗(yàn)訓(xùn)練的需要。