引信计层、计空穴软件管控系统设计

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1、引信计层、计空穴软件管控系统设计1绪论1.1课题研究背景及意义在现代的战争中，随着作战双方军事武器的不断进步，军事战争已经转变为先进武器装备的对抗。被攻击的一方，考虑的重点应放在如何有效的保护自己作战的武器装备。目前，最常用的的方法就是将作战使用的武器以及指挥中心等隐藏在地下或者深层建筑物中，以保护作战装备等不受到对方的直接攻击，保留作战实力[1]。与此相对，攻击方考虑的重点就是如何有效的摧毁对方的作战武器装备、指挥中心以及防御设备。对这些隐蔽装备的摧毁不仅可以将对方的第一道防线直接摧毁，而且更进一步地为自己的进攻奠定了坚实的作战基础。因此，打击隐

2、藏的敌方武器装备、指挥中心等的硬目标是进攻的关键之举。所以大力发展硬目标侵彻武器有着举足轻重的地位。硬目标侵彻武器的广泛使用已成为现代战争的焦点，不仅对敌方重要的军事设施进行了打击，而且对重要的经济、政治目标也进行了沉重的打击，侵彻武器的装备和使用对一个国家的军事、政治和经济都有着深远的影响，在战争中起着举足轻重的作用[2]。在硬目标侵彻武器系统的发展历程中，引信技术的发展有着重要的作用，它可以大大提高弹药对军事目标的毁伤能力。硬目标灵巧引信(HardTargetSmartFuze,HTSF)是能否对目标造成毁伤的关键因素之一,它是以微机电系统(M

3、icroElectromechanicalSystem，MEMS)的高g值加速度计为主要传感器，通过传感器输出的高过载信号来控制最佳作用点[3]，大大提高了侵彻弹药毁伤效果。硬目标灵巧引信已成为自适应侵彻弹药引信发展的趋势[4]，其中研究的重点是硬目标灵巧引信的自适应起爆控制技术。所谓引信自适应起爆控制技术，就是引信电路在弹丸侵彻硬目标的过程中实时地获取需要的特征量，然后将得到的特征量按照一定的准则进行处理，从而确定最准确的炸点。对硬目标灵巧引信的起爆控制技术的研究，可以使引信精确的选择引爆弹丸的最佳时机或位置，以达到最佳的破坏效果。这种技术不仅可

4、以对敌方进行有效的打击，还能最大程度的减少不必要的损害，从而武器的利用效率也会得到大大提高。因此硬目标灵巧引信的起爆控制技术在研制和改进新型弹药打击效能方面具有广泛的应用前景[3]。目前，硬目标灵巧引信的起爆控制方式主要有四种：计层/计空穴起爆方式、定时起爆方式、目标介质识别起爆方式、计行程起爆方式，这四种控制方式都能够控制侵彻弹药在硬目标内适时作用，进而达到精确毁伤的效果。计层/计空穴起爆方式是当目标为多层硬目标时，利用引信电路对加速度传感器信号的特征信息（如加速度幅值、导数、拐点等）进行采集和处理，计算出侵彻弹药穿透目标的层数/空穴数，控制弹药

5、在进入到预定的目标层/空穴后起爆[5]。计层/计空穴控制技术还可以应用到目标介质识别起爆方式和计行程起爆方式中，快速灵活地对目标进行打击。其中对层数/空穴数的识别是计层/计空穴控制技术的关键。实现计层/计空穴的控制技术需要借助于加速度传感器信号的特征信息，对信息进行采集和相应的处理以达到计层/计空穴的目的。本文研究的计层/计空穴是基于对幅值进行比较的计层/计空穴原理，是采用设置阈值的方法与侵彻加速度的幅值进行比较，完成目标层和空穴层的判断以及计数。首先运用硬件电路对硬目标侵彻过程的信号进行了仿真，得到了计层/计空穴所必须的加速度信号。然后通过对该信

6、号进行自相关、滤波、放大等处理来提取到DSP芯片处理所需的光滑曲线，再利用DSP芯片内部的A/D转换模块将经电路处理过的模拟信号转换为软件编程所用的数字信号，然后针对信号进行程序的编写以实现计层/计空穴的目的。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状合理利用武器系统的相关信息,通过提升引信的性能从而提高武器系统的综合能力,是现代武器系统的发展趋势之一。国外把引信作为武器系统信息链的一部分，统一协调、设计,大大地提高了武器系统的作战能力。制导系统可以为引信提供更多的目标信息,有助于提高武器的性能。爱国者Ⅲ型导弹的设计中采取了引信与制导的一体化设计,

7、引信采用的是双波束设计,解决了在打击不同速度的目标时的引战配合问题,以达到加大对目标毁伤效果的作用。现代的防空反导弹火炮控制系统在设计中着重火控系统与信息交联化设计和引信一体化设计。体现了这种设计思想的例子是瑞士新一代的35mmAHEAD防空反导弹的引信系统。在设计中由火控系统来完成复杂的测速、测距和弹道解算等性能,数据处理后,采用炮口快速感应装定装置将引信所需的时间信息传递给引信。充分利用了武器系统的信息,提高了武器系统的作战效能。2计层/计空穴原理综述2.1硬目标灵巧引信综述随着军事科技的不断发展，在高技术支持的战争条件下，高价值的战术和战略目

8、标防护得到了加强，使得打击难度不断增加，在核战争中对这些目标的打击通常由生化武器或者核武器等大规模杀伤性武器来完成，该种武