激光末制导炮弹研制用的半实物仿真系统

摘要

一种激光末制导炮弹研制用室内外半实物仿真系统，包括：火箭橇试验平台，发射装载有靶标的火箭橇，并实时测量火箭橇的速度和位置信息；目标模拟装置，利用激光照射靶标，以使得激光末制导炮弹的导引头能够通过接收来自靶标的激光进行目标跟踪；姿态模拟装置，包括能够装载导引头的三轴转台，用于模拟弹体的姿态运动；以及仿真平台，根据预定的仿真数学模型对火箭橇速度和位置信息以及导引头生成信号进行分析处理，以得到与弹体姿态变化及弹目相对运动有关的信息并相应控制三轴转台的转动。其中，火箭橇试验平台位于室外，并且火箭橇试验平台与仿真平台这两者之间通过电台进行数据传输并实现时间同步。

主权项

一种用于研制激光末制导炮弹的室内外半实物仿真系统，其特征在于，包括：火箭橇试验平台，用于发射装载有靶标的火箭橇，并实时测量所述火箭橇的速度和位置信息；目标模拟装置，其利用激光照射所述靶标，以使得所述激光末制导炮弹的导引头能够通过接收来自所述靶标的激光进行目标跟踪；使在半实物仿真中为导引头提供的能量与导引头在实战环境下接收到的能量一致；在半实物仿真中为导引头提供的光斑的大小与实战环境中导引头“看到”的光斑的大小一致；在半实物仿真中导引头和模拟目标光斑的运动规律与实战中弹目视线的运动规律一致；姿态模拟装置，其包括能够装载所述导引头的三轴转台，用于模拟弹体的姿态运动；以及仿真平台，用于接收从所述火箭橇试验平台发送来的火箭橇的速度和位置信息，采集由所述导引头生成的信号，并根据预定的仿真数学模型对所述火箭橇的速度和位置信息以及所述导引头生成的信号进行分析处理，以得到与弹体姿态变化及弹目相对运动有关的信息并相应控制所述三轴转台的转动，所述激光目标模拟器的主要性能参数包括：不间断工作时间，10秒～10分；激光编码范围，不少于20组；能量范围，小于20mw；衰减倍数，为200；激光发光波长，1.064μm；以及光斑直径，大于1mm；所述仿真平台包括：仿真机，其用于通过电台接收所述火箭橇的位置和速度信息，通过模数采集卡采集由所述导引头生成的信号，将所接收到的信息和所采集到的信号输入所述仿真数学模型，然后引入大气环境模型和各种干扰模型进行仿真计算，以得到与弹体姿态变化及弹目相对运动有关的信息，并将所得到的信息转换为所述三轴转台中各框转动的角度和角速度；以及主控机，其通过网线与所述仿真机相连接，用作能够为操作人员提供可视化的操作界面的控制终端，其中，所述控制终端用作试验数据实时采集与记录部、实时试验态势显示部、试验现场电视监视部、试验控制台、仿真试验数据库和试验调度指挥部至少之一，所述仿真机包括：可编程处理部，其加载基于仿真数学模型所编写的程序，并根据所述程序来控制所述三轴转台台体的运动姿态；模数采集部，用于采集从装载在所述台体上的所述导引头传回的模拟数据，并将其转换成数字形式；数模转换部，用于将通过所述模数采集部采集到的数字量转换成模拟量，并将其提供给所述主控机，以能够进行更直观的显示；以及串行通信部，用于提供所述仿真机与控制柜之间的串口通信连接，其中，所述火箭橇试验平台位于室外，并且所述火箭橇试验平台与所述仿真平台这两者之间通过电台进行数据传输并实现时间同步，所述目标模拟装置包括：激光照射器，用于产生随着实际作战环境以及目标反射特性变化而变化的激光脉冲；以及漫反射靶板，其能够装载在所述火箭橇上作为所述靶标，用于反射所述激光照射器产生的激光脉冲，从而为所述导引头提供一个与实际作战环境相接近的回波信号，所述激光照射器包括：半导体脉冲激光器，用于产生激光；驱动电源，用于驱动所述半导体脉冲激光器内的机械部件的运动；以及控制器，用于对由所述半导体脉冲激光器产生的激光的能量大小以及照射到所述漫反射靶板上的光斑的大小进行控制，所述三轴转台包括：台体，主要由内框、外框、中框、底座构成，其中，外框为半框式，用来模拟导弹的航向；中框为半框式，用来模拟导弹的俯仰运动；以及内框为圆形负载台，用来模拟导弹的滚转运动，台体上装载所述导引头，用于模拟弹体的俯仰、偏航、滚转三个通道的运动，作为负载的导引头通过负载安装板与内框连接，负载安装面与内框的基准面平行，负载安装板的另一面安装调节用配重；以及控制柜，其通过电缆与所述台体连接，用于实现对所述台体的上电、断电、伺服驱动、工作状态指示至少之一操作，采用上、下位机结构形式，其中，上位机的功能包括：为操作人员提供友好的人机交互界面；实时监视台体的速率、位置、加速度运行状态；在异常情况下对三轴转台的安全提供有效的保护措施并发出声、光报警信号；和数据处理、打印接口、远程控制功能；下位机的功能包括：响应上位机发出的各种指令、定时采样台体上的测角元件的角度编码值并将该值发送给上位机、根据控制规律计算实时控制量、通过数模转换板卡向台体的各轴中的功放单元发出控制信号；对所述台体的控制分为本地控制和仿真控制两种模式，其中，在所述本地控制模式下，由所述控制柜来控制所述台体；以及在所述仿真控制模式下，由所述仿真平台来控制所述台体。