[发明专利]激光制导导弹半实物实时仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光制导导弹，特别公开了一种激光制导导弹半实物实时仿真系统。

背景技术

激光制导导弹由固定翼飞机，旋翼直升机或无人机作为发射平台。当地面单兵或飞机飞行员发现目标后，通知导弹和载机进入准备状态，待导弹满足发射条件后导弹发射，同时地面单兵或载机利用激光照射器对目标进行照射。待导弹经过初制导、中制导段后进入目标捕获区，当导弹接近目标使导引头能接收到从目标反射回的激光信号时，导引头解锁并开始跟踪目标，导弹进入末制导段，进而击中目标。

激光制导导弹制导部件主要包括激光导引头和电动舵机，激光导引头跟踪由激光照射器发出并照射到目标，由目标反射回的激光，电动舵机根据导弹制导控制策略产生的舵偏角指令摆动舵片改变导弹受到的气动力和力矩，控制导弹运动，从而导引导弹击中目标。当激光导引头和电动舵机通过性能测试后，需要进行导弹系统半实物仿真来验证该导弹能否进一步进行外场飞行试验并达到预定的命中精度。根据半实物仿真试验结果，能够对激光导引头、电动舵机、导弹制导控制策略以及导弹总体设计上可能存在的不足进行分析。

以往导弹半实物仿真方法需要编写以某种实时操作系统为平台的导弹运动仿真软件，以及和对应实物设备通讯的硬件驱动。为保证实时性，所述导弹运动仿真软件一般需要利用C语言编写，开发周期长，并且需对各个函数进行测试，以保证软件执行时间满足实时性要求。另外，实际的导弹开发过程可能经常需要对导弹总体参数和制导控制算法进行修正，这又增加了导弹运动仿真软件维护的复杂程度。导弹实际飞行时的控制指令是由弹载计算机发出的，由于弹载计算机软件与半实物仿真中导弹运动仿真软件的开发平台不同，无法共用代码，因此半实物仿真中导弹运动仿真软件在编写后要进行大量测试，以保证导弹运动仿真软件能够完全模拟弹载计算机。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种激光制导导弹半实物实时仿真系统，能够实现对导弹激光导引头、电动舵机和导弹制导控制算法进行单独及全系统的仿真测试。本发明旨在为导弹设计者提供辅助设计工具，使设计者了解导弹性能以及设计中可能存在的问题，缩短导弹的研制周期，减少外场飞行试验次数，具有较高的实用性和经济效益。

一种激光制导导弹半实物实时仿真系统，用于对被测试设备包括电动舵机和激光导引头进行仿真，包括：信号模拟部分、运动模拟部分和测试主控部分；

所述信号模拟部分包括半导体脉冲激光器、控制器、驱动电源、目标模拟器，所述驱动电源向所述半导体脉冲激光器供电，所述半导体脉冲激光器通过光纤将激光导入所述目标模拟器，所述控制器分别与所述半导体脉冲激光器、所述驱动电源、所述目标模拟器电性连接；

所述测试主控部分包括仿真上位机、仿真下位机，所述仿真下位机通过RS422串口通讯方式与所述控制器进行通信，在实时仿真时所述仿真下位机通过所述控制器控制半导体脉冲激光器发出的激光信号强度，以模拟不同弹目距离和角度下所述激光导引头收到的激光信号强度；

所述运动模拟部分包括控制柜、二轴目标仿真转台台体、三轴飞行仿真转台台体，仿真下位机通过光纤反射网络与控制柜进行通信，实时仿真时仿真下位机通过控制柜来控制所述二轴目标仿真转台台体和所述三轴飞行仿真转台台体转动，所述目标模拟器与所述二轴目标仿真转台台体内框刚性固联，所述激光导引头和所述三轴飞行仿真转台台体内框刚性固联，用以实时模拟弹目相对位置关系和导弹飞行姿态。

可选地，所述测试主控部分还包括CAN网络中继板卡、用于监测CAN总线负载率及错误帧的CAN网络监控设备，所述仿真下位机、所述CAN网络监控设备、所述电动舵机和所述激光导引头通过所述CAN网络中继板卡组成星型连接的CAN网络。

可选地，所述仿真上位机基于TCP/IP协议进行通信通过网线与所述仿真下位机连接。

可选地，所述仿真下位机运行的导弹运动仿真软件需要利用所述仿真上位机进行编程和编译。

可选地，所述导弹运动仿真软件包括导弹六自由度动力学方程、导弹飞行环境模型、空气动力学模型、发动机模型、目标运动学模型、导弹制导控制算法。

可选地，所述导弹运动仿真软件采用MATLAB/Simulink图形化高级计算机语言编程。

可选地，所述二轴目标仿真转台台体的性能指标包括：双十带宽：≥4Hz；角度范围：内框±100°，外框±90°。

可选地，所述三轴飞行仿真转台台体的性能指标包括：双十带宽：≥12Hz(内框)，≥10Hz(中框)，≥8Hz(外框)，角度范围：内框360°连续旋转，中框±60°，外框±90°。