火炮末敏子弹药弹道参数测试技术*

姜东阳，陈俊彪，穆高超，吴建敏

(中国兵器工业试验测试研究院， 陕西渭南 714200)

0 引言

末敏弹药是充分体现精确打击、重点目标毁伤的智能弹药，也是我国陆军列装的重要型号，其中火炮末敏弹药外形尺寸小，末端弹道复杂，依次完成开舱，开减速伞，近地射流攻击等工作工况。一般的连续波雷达只能跟踪火炮末敏弹药至开舱，光电经纬仪对此火炮弹药也不具备自动跟踪能力，因此靶场对火炮末敏子弹药跟踪测试难度较大。由于缺少末敏子弹药靶场测试数据，研制人员只能依据末敏子弹落点推测其工作过程，这一定程度影响了研制进度。

1 靶场测试难点分析

靶场测试难点主要表现在以下方面：1)由于火炮末敏弹外形尺寸小、目标特性弱、初速较高，光电经纬仪不具备自动跟踪能力；2)由于开舱后末敏子弹药外形更小、目标特性更弱、速度变化迅速，一般的连续波雷达只能跟踪至开舱，很难继续跟踪末敏子弹药；3)由于近地光学背景复杂，光电经纬仪实时识别此类弱暗目标难度较大。

2 测试系统

2.1 测试系统组成

测试系统由引导雷达、光电经纬仪测试分系统、指挥控制分系统构成。光电经纬仪测试分系统由不少于3台光电经纬仪构成；指挥控制分系统由通信网络与数据处理中心构成。

2.2 测试系统布局设计

测试系统布局是测试能力的重要决定因素。设计测试系统布局主要是根据靶场试验、通信等条件，设计光电经纬仪分系统布局及确定引导雷达布设位置。

依据雷达捕获条件、通信网络覆盖区域等确定引导雷达位置，一般选择在炮位后方500 m处。

综合分析光电经纬仪探测器性能、视场大小、目标成像、观测角度、跟踪角速度、跟踪策略、人工单杆跟踪条件、跟踪模式切换条件、交会条件[2]、通信网络覆盖区域、光学背景等，设计光电经纬仪分系统布局。

2.2.2 基于理论弹道的光电经纬仪目标成像分析

为了满足末敏子弹药目标成像和跟踪测量的要求，光电经纬仪测试分系统布局需满足以下要求：光电经纬仪观测距离2～6 km；光电经纬仪交会角30°～150°；光电经纬仪基线距离1～8 km；光电经纬仪理论成像不小于1像素×1像素；由其它跟踪模式切换至人工单杆跟踪时的角速度≤1°/s，在人工单杆跟踪过程中的角速度≤5°/s。

火炮发射末敏弹后，引导雷达捕获跟踪目标，实时将测量数据(T,R,A,E)传输至数据处理中心；数据处理中心实时处理生成引导数据(T,X,Y,Z),然后传输至各个光电经纬仪；光电经纬仪利用引导数据捕获跟踪末敏弹，工作流程如图3所示。

测试系统布局设计过程中的重要研究内容是：基于理论弹道的光电经纬仪目标成像和跟踪角速度分析，兼顾解决光电经纬仪近距离观测和跟踪角速度过大之间的矛盾。

2.2.1 光电经纬仪测试分系统布局设计要求

这种方法是用来恢复指定频率的谐波。一种简单有效的方式恢复语音谐波是对应用非线性函数NL。这样,由人工恢复的信号可由式(12)得到,

按照引导雷达、光电经纬仪和指挥控制系统的通信协议、数据格式、接入方式等具体要求，将引导雷达和各个光电经纬仪接入指挥控制系统，搭建测试系统通信链路。

图1 全弹道目标成像分析

2.2.3 基于理论弹道的光电经纬仪跟踪角速度分析

光电经纬仪人工单杆跟踪的一般要求：由其它跟踪模式切换至人工单杆跟踪时的角速度≤1°/s，在人工单杆跟踪过程中的角速度≤5°/s。因此设计光电经纬仪分系统布局时，需要根据光电经纬仪站址、理论弹道、射击诸元建立数学模型仿真计算，分析各个光电经纬仪跟踪过程中的角速度。图2是1台光电经纬仪跟踪角速度的仿真结果。

干旱在我国每年都会发生，平均2～3年就会发生一次严重的干旱灾害；1951—2006年我国年均干旱受灾面积为2 194.3万hm2，是同期年均雨涝受灾面积的2.25倍。我国干旱发生的频率、影响范围与影响程度均呈快速增加趋势，1990—1999年和2000—2006年年均干旱受灾面积较1951—2006年分别增加了13.5%和17.2%；1990年以来，我国年均因旱灾造成的直接经济损失约占同期GDP的1%以上，遇严重干旱年景，该比例超过2%。如何应对变化环境、即由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所引起的一系列陆地、大气与水循环变化下的干旱，已成为我国经济社会发展过程中亟待解决的关键问题之一。

薪资管理模块实现了薪资多次发放、其他薪资和劳务费单独发放功能，系统自动合并计税及一次性奖金计税管理，解决了手工计税烦琐、人为错误风险问题，为工资管理人员管理工资发放提供智能化的工具。系统还实现了自动生成个人所得税申报表，实现与地税系统联动功能。

图2 光电经纬仪跟踪角速度分析

2.3 测试系统构建

一般只有成像不小于1像素×1像素，光电经纬仪才能实时识别跟踪目标。因此设计光电经纬仪分系统布局时，需要根据光电经纬仪站址、光学系统参数、目标尺寸、射击诸元和理论弹道等，建立数学模型仿真计算，分析各个光电经纬仪在跟踪过程中的成像质量。图1是1台光电经纬仪目标成像的仿真结果。

3 跟踪策略设计

跟踪策略也是系统测试能力的重要决定因素。针对末敏子弹药的目标特性和弹道特性，综合运用雷达跟踪、数据引导、光电经纬仪跟踪等靶场测试手段，设计采用雷达引导捕获目标与人工单杆相结合的跟踪策略。所设计跟踪策略主要包括以下两部分。

1)雷达引导光电经纬仪捕获跟踪目标

据《温州府志》记载，“永嘉水则：平字上高七寸合开陡门，至平字诸乡合宜，平字下低三寸合闸陡门”，宋元祐三年（1088年）立在谯楼前五福桥西北第二间石柱上。而位于瞿屿古闸中孔上游右墩上呈竖直排列的“开平闸”三个古汉字，经测量其顶部高程分别为 3.55 m、3.33 m、3.22 m，即竖直排列的字体间距；“开”字顶部横划与“平”字顶部横划间距为七寸，“平”字顶部横划与“闸”字顶部横划间距为三寸，与“永嘉水则”描述的高七寸和低三寸完全吻合。因此，可以断定“开平闸”即“永嘉水则”。 “永嘉水则”为“平字水则”的最早水则，而“开平闸”石刻为“永嘉水则”现存的唯一实物见证，具有较高的研究价值。

这样,控制方程式(7)、初始条件式(8)、边界条件式(9)和连接条件式(11)以及式(13)或(15)构成FRP布加固简支裂纹黏弹性梁弯曲变形的初边值问题.

大家在思维上有一个误区，认为发展新能源汽车就是为了环保，然而新能源和环保只是从某一个层面来讲有了关联，实质上它们没有必然联系。比如使用纯电动汽车，汽车的排放等于零，但电厂的排放不等于零，仍然会产生污染。发展新能源汽车的本质是受到国家能源政策的指导。在国外，有很多种类的新能源汽车，比如混合动力汽车、纯电动汽车、氢能源汽车。目前，我国很多专家也在讨论，纯电动汽车到底是不是我国发展新能源汽车的终极路线，只能说如今我们还处于尝试阶段。

根据2011年国务院批复的《全国重要江河湖泊水功能区划》，长江流域及西南诸河共划定了1 521个水功能区（其中长江流域1 363个、西南诸河1 58个），并根据每个水功能区内的现状水质和开发利用程度以及规划用水需求确定了每个水功能区的水质管理目标。对于需要保护和严格控制开发的水功能区，确定了较严格的水质管理目标；对于要承载开发利用活动的水功能区，则以用水水质要求做作为管理目标。这些制度体现了水功能区管理统筹兼顾、分类指导的原则。

图3 雷达引导光电经纬仪工作流程

2)设计人工跟踪切换时机

人工跟踪切换时机是光电经纬仪跟踪测试成功的关键。根据理论弹道、炮位坐标、射向射角、光电经纬仪站址仿真计算光电经纬仪对目标的理论跟踪角速度，然后选择光电经纬仪理论跟踪角速度最小时刻为人工跟踪切换时机。

4 靶场试验验证

兵器常规武器靶场采用上述测试系统布局和跟踪策略，测试某型火炮末敏子弹药18发，图像测试成功率88.9%，弹道参数测试成功率77.8%。

5 事后数据处理

事后数据处理主要处理光电经纬仪测量数据。一般采用异面直线交会的方法处理轨迹参数[3]，然后采用中心二阶平滑算法处理速度参数[4-6]。

由于存在火工品及减速伞作用，末敏子弹药速度迅速变化，采用一般的中心二阶平滑算法处理速度参数存在较大的数据平滑误差和传递误差，不能精确描述末敏子弹药的工作特性。因此需要采用以开舱点为界线的数据分段处理，并且正确选择中心二阶平滑点数处理速度参数，才能保障数据处理的精度。

采用分段处理数据，平滑点数选择13, 处理某火炮末敏子弹药速度参数如图4所示。

图4 某末敏子弹药速度时间曲线

6 结束语

文中分析了火炮末敏子弹药的靶场测试难点，设计由引导雷达、光电经纬仪、指挥控制系统组成的测试系统及其跟踪策略；论述了光电经纬仪分系统的布局设计及要求，并且针对末敏子弹药弹道特性建议提出数据处理方法。目前正在建设该项测试技术的行业标准，可以为国内靶场对弹径小、速度高、多次分离、弹道复杂的火炮弹药类试验测试提供一定的技术参考。