[发明专利]激光制导导弹的注入式半实物仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于研制小型激光制导导弹的注入式半实物仿真系统，属于激光制导导弹的研制技术领域。

背景技术

半实物仿真是指在系统的仿真回路中接入部分实物的仿真。半实物仿真能提高制导武器仿真实验真实度同时降低武器系统的实验成本。相比于常规武器，制导武器系统包含有导引头、导航制导与控制系统(以下简称GNC系统)、发动机、舵机等部件，其飞行实验成本非常昂贵。使用半实物仿真实验可以极大减少飞行实验次数，降低实验成本。与其他仿真相比，半实物仿真接入了尽可能多的真实部件，能够实现更高的真实度，是仿真技术中置信水平最高的一种仿真方法。

现阶段激光目标特性的模拟一般采用基于投影漫反射式的半实物仿真方案，例如中国专利申请公布号CN102589350A，激光末制导炮弹研制用的半实物仿真系统。该方案中通过激光器照射漫反射屏，为导引头提供一个与实际作战环境相接近的回波信号，其主要优势是可实现对后向散射和战场背景杂散光的仿真，较为真实地模拟背景以及干扰对导引头探测光斑的影响。该基于投影漫反射式的半实物仿真系统的缺陷在于：实现需要较大的实验场地，漫反射屏长、高的典型尺寸在6m～10m，实验室难以满足；而且漫反射屏的造价在数十至百万元，相对昂贵。

发明内容

本发明为了解决基于投影漫反射式的半实物仿真系统存在的实验场地较大和成本昂贵的问题，提出了激光制导导弹的注入式半实物仿真系统。

本发明的技术方案是：

激光制导导弹的注入式半实物仿真系统，其特征是，该系统包括：

仿真平台：包括仿真上位机和仿真目标机，主要承担所有数学模型的搭建和解算，以及与其它参与仿真的设备通信，通过CAN总线网络与导引头、GNC系统、舵机和发控装置通信；通过反射内存交换机与姿态模拟装置、目标模拟装置通信；通过RS422与加速度模拟装置通信；

导引头：采用真实的激光导引头，接收目标模拟装置的激光信号，形成光斑重心位置信息，通过CAN总线网络为GNC系统提供目标方位；其安装于姿态模拟装置上；

GNC系统：由弹载计算机和惯性测量单元两部分组成，其安装于姿态模拟装置上；GNC系统接收加速度模拟装置提供的弹体加速度信号和导引头的目标方位，结合IMU的姿态角速度信息进行解算，得出舵控指令；

目标模拟装置：由二轴转台、激光器、传输模块和出光模块四部分组成；仿真平台通过反射内存交换机控制二轴转台模拟目标运动，形成的视线角；激光器产生的激光经过传输模块导入到安装于二轴转台上的出光模块，出射光注入导引头，模拟目标运动；

姿态模拟装置：其为三轴转台，模拟导弹的飞行姿态；仿真目标机通过解算弹体模型得出偏航、俯仰和滚转三个姿态角，根据姿态角分别控制三轴转台的外、中、内三环，实现对导弹姿态的模拟，复现导弹在空中的角运动特性；

加速度模拟装置：由高精度DA模块承担，由仿真平台通过RS422控制，模拟加速度计输出。

负载模拟装置：其与舵机相连，由力矩弹簧和连接机构组成，用于模拟导弹在飞行过程中舵机受到的气动力矩；

发控装置：由具有CAN通信功能的DSP模块承担，主要完成设备自检确认、数据注入和导弹发射指令。

本发明的有益效果：该系统使用的仿真软件为Matlab自带的xPC工具箱，硬件由工控机和所需要的板卡组成，极大地减少了仿真平台搭建的费用；激光目标采用注入式模拟，减少了建造费用的同时节省了实验器材所占用的空间。

附图说明

图1是本发明激光制导导弹的注入式半实物仿真系统的基本结构图。

图2是本发明激光制导导弹的注入式半实物仿真系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的半实物仿真系统，其主要包括仿真平台、导引头、GNC系统、目标模拟装置、姿态模拟装置、加速度模拟装置、舵机、负载模拟装置。其中，仿真平台解算弹体模型和目标模型。仿真平台通过解算弹体模型得到弹体姿态角和弹体加速度，分别用来控制姿态模拟装置的运动和加速度模拟装置的输出。仿真平台通过解算目标模型得到弹目视线角，用来控制目标模拟装置运动。导引头接收目标模拟装置产生的激光束，输出光斑偏移量。GNC系统根据姿态模拟装置的角度、光斑偏移量和加速度模拟量进行制导控制解算，输出舵机控制指令，控制舵机转动。

1、仿真平台