一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，包括：接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、自動駕駛單元、彈上控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)、姿態(tài)元件；接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)依次連接；所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng)與制導(dǎo)控制單元連接；另一路，制導(dǎo)指令形成單元又依次通過自動駕駛單元、彈上控制單元與彈體模擬單元連接，彈體模擬單元通過姿態(tài)元件與自動駕駛單元連接。
【專利說明】一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，屬于電子對抗應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，主要用模擬彈道導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的彈體運動和姿態(tài)控制分析和制導(dǎo)；通常用于雷達仿真試驗中模擬各類導(dǎo)彈在戰(zhàn)場環(huán)境中的運動，用于測試制導(dǎo)雷達的性能，并通過模擬各種環(huán)境參數(shù)下的導(dǎo)彈運動和姿態(tài)控制，為各類制導(dǎo)系統(tǒng)的研制提供參考。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著電子對抗的升級，對雷達導(dǎo)引頭的抗干擾性能提出了巨大的挑戰(zhàn)。進行實彈試驗固然可以獲得精確的測量數(shù)據(jù)，但是其試驗周期較長，成本也非常高昂，一般也只有在研制完成后進行較少的試驗。在研制過程中，各種試驗數(shù)據(jù)通常都是通過導(dǎo)引頭仿真試驗來得到。因此，仿真試驗的結(jié)論將會對研制的各種武器的各種性能產(chǎn)生重要的影響，因此研制優(yōu)良的仿真設(shè)備具有重要的意義。導(dǎo)引頭需要在各種復(fù)雜的電子對抗環(huán)境中跟蹤快速機動的目標(biāo)，且要跟隨著彈體做復(fù)雜高速的運動，控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，研制難度較大。目前已有的一些相關(guān)導(dǎo)引頭模擬裝置功能非常有限，只能滿足仿真試驗的部分需求，研制功能完善且性能優(yōu)良的導(dǎo)引頭模擬裝置具有重要意義。
實用新型內(nèi)容
[0003]目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，具有能夠模擬各種環(huán)境參數(shù)下常見類型的導(dǎo)彈對目標(biāo)的跟蹤、彈體運動的控制和導(dǎo)彈的制導(dǎo)的實現(xiàn)等功能。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于；包括:接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、自動駕駛單元、彈上控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)、姿態(tài)元件；
[0006]所述接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)依次連接；所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng)與制導(dǎo)控制單元連接；
[0007]另一路，制導(dǎo)指令形成單元又依次通過自動駕駛單元、彈上控制單元與彈體模擬單元連接，彈體模擬單元通過姿態(tài)元件與自動駕駛單元連接。
[0008]所述高度控制單元包括高度測量儀、俯仰通道控制單元和固有積分電路。
[0009]所述接收天線單元包括雷達接收天線，用于接收目標(biāo)的雷達回波信號；所述發(fā)射天線單元包括一個定向發(fā)射天線，用于將制導(dǎo)指令形成單元發(fā)送過來的控制指令發(fā)送給制導(dǎo)指令接收單元。
[0010]所述下變頻器包括可編程DDC和頻綜單元；頻綜單元包含一個數(shù)控振蕩器，通過控制參數(shù)控制產(chǎn)生本振信號，再由可編程DDC控制產(chǎn)生相參信號，將接收天線收到的雷達探測信號下變頻器到中頻，送給中頻信號處理單元。
[0011]所述中頻信號處理單元包括A/D變換器和FPGA信號處理板；中頻信號處理單元將下變頻器后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過FPGA處理，提取目標(biāo)信號的特征參數(shù)信肩、O
[0012]所述目標(biāo)航跡濾波單元包括存儲器、FIR數(shù)字電路、反饋控制單元；存儲器用于存儲目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和濾波跟蹤中建立起的各種航跡，F(xiàn)IR數(shù)字電路和反饋控制單元用于實現(xiàn)目標(biāo)的航跡濾波和目標(biāo)運動預(yù)測更新。
[0013]所述制導(dǎo)控制單元:包括一組做動放大裝置、校正網(wǎng)絡(luò)電路和積分電路；用于將導(dǎo)彈測量系統(tǒng)解算得到的彈體的位置信息、速度信息、目標(biāo)的位置信息、速度信息綜合分析，采用相應(yīng)的制導(dǎo)規(guī)律去解算，得到彈體控制參數(shù)，發(fā)送給制導(dǎo)指令形成單元；
[0014]所述制導(dǎo)指令形成單元:包括一個小型的信號源和調(diào)制單元；用于將制導(dǎo)控制單元發(fā)送過來的控制參數(shù)，通過調(diào)制單元調(diào)制到信號中，送給發(fā)射天線單元；
[0015]所述制導(dǎo)指令接收單元:由信號接收機和解調(diào)單元組成，解調(diào)參數(shù)預(yù)先存儲于制導(dǎo)指令接收單元中；用于將接收機收到的制導(dǎo)信號通過解調(diào)電路，得到制導(dǎo)控制參數(shù)。
[0016]所述自動駕駛單元由一個閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，將收到的制導(dǎo)指令接收單元運動控制參數(shù)和姿態(tài)元件測量得到的俯仰角、偏航角和橫滾角誤差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號，傳送給彈上控制單元；
[0017]所述彈上控制單元:由舵回路組成，通過自動駕駛單元傳送過來的制導(dǎo)控制信號，控制舵回路運轉(zhuǎn)，以此來控制伺服系統(tǒng)，驅(qū)動彈體完成各向運動調(diào)整。
[0018]所述彈體模擬單元:包括一個三軸轉(zhuǎn)臺和導(dǎo)彈彈體模型；三軸轉(zhuǎn)臺由彈上控單元的伺服系統(tǒng)控制其運動，以此來模擬彈體在空中各個時刻的機動，導(dǎo)彈彈體模型中裝載上述各種單元，即導(dǎo)引頭，并且彈體具有和真實導(dǎo)彈相比擬的RCS，供仿真雷達試驗使用。
[0019]所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng):包括一個接收單元和信號處理單元；用于實時測算彈體當(dāng)前的位置和速度；和/或；所述姿態(tài)元件位于彈體內(nèi)，跟隨彈體一起運動，感知彈體當(dāng)前的姿態(tài)信息，解算生成誤差控制信號后送給自動駕駛控制單元。
[0020]有益效果:本實用新型提供的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，用于模擬彈道導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的彈體運動和姿態(tài)控制分析和制導(dǎo)，具有能夠模擬各種環(huán)境參數(shù)下常見類型的導(dǎo)彈對目標(biāo)的跟蹤、彈體運動的控制和導(dǎo)彈的制導(dǎo)的實現(xiàn)等功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作更進一步的說明。
[0023]如圖1所示，一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，包括:接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、自動駕駛單元、彈上控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)、姿態(tài)元件；
[0024]所述接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)依次連接；所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng)與制導(dǎo)控制單元連接；
[0025]另一路，制導(dǎo)指令形成單元又依次通過自動駕駛單元、彈上控制單元與彈體模擬單元連接，彈體模擬單元通過姿態(tài)元件與自動駕駛單元連接。
[0026]所述高度控制單元包括高度測量儀、俯仰通道控制單元和固有積分電路。
[0027]該導(dǎo)引頭運動模擬裝置用于模擬彈道導(dǎo)彈、地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈的彈體運動和姿態(tài)控制分析和制導(dǎo)，具有能夠模擬各種環(huán)境參數(shù)下常見類型的導(dǎo)彈對目標(biāo)的跟蹤、彈體運動的控制和導(dǎo)彈的制導(dǎo)的實現(xiàn)等功能。其系統(tǒng)主要包括以下幾個部分:
[0028]接收天線單元:由雷達接收天線構(gòu)成，用于接收目標(biāo)的雷達回波信號；
[0029]下變頻器:由可編程DDC和頻綜單元組成。頻綜單元包含一個數(shù)控振蕩器，通過控制參數(shù)控制產(chǎn)生本振信號，再由DDC控制產(chǎn)生相參信號，將接收天線收到的雷達探測信號下變頻器到中頻，送給A/D組合；
[0030]中頻信號處理單元:由A/D變換器和FPGA信號處理板組成。該處理組合將下變頻器后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過FPGA處理，提取目標(biāo)信號的特征參數(shù)信息；
[0031]目標(biāo)航跡濾波單元:主要由存儲器、FIR數(shù)字電路、反饋控制單元組成，存儲器用于存儲目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和濾波跟蹤中建立起的各種航跡，F(xiàn)IR數(shù)字電路和反饋控制單元用于實現(xiàn)目標(biāo)的航跡濾波和目標(biāo)運動預(yù)測更新。目標(biāo)航跡濾波單元主要對中頻處理后的信號進行航跡濾波跟蹤，解算目標(biāo)的運動參數(shù)，并預(yù)測目標(biāo)航跡，向制導(dǎo)控制單元提供目標(biāo)信息；
[0032]制導(dǎo)控制單元:包括一組做動放大裝置、校正網(wǎng)絡(luò)電路和積分電路組成。制導(dǎo)控制單元用于將導(dǎo)彈測量系統(tǒng)解算得到的彈體的位置信息、速度信息、目標(biāo)的位置信息、速度信息綜合分析，采用相應(yīng)的制導(dǎo)規(guī)律去解算，得到彈體控制參數(shù)，發(fā)送給制導(dǎo)指令形成單元；
[0033]制導(dǎo)指令形成單元:該單元由一個小型的信號源和調(diào)制單元組成，用于將制導(dǎo)控制單元發(fā)送過來的控制參數(shù)，通過調(diào)制單元調(diào)制到信號中，送給發(fā)射天線；
[0034]發(fā)射天線單元:由一個普通定向發(fā)射天線組成，該單元用于將制導(dǎo)指令形成單元發(fā)送過來的控制指令發(fā)送給制導(dǎo)指令接收單元；
[0035]制導(dǎo)指令接收單元:由信號接收機和解調(diào)單元組成，解調(diào)參數(shù)事先存儲于該單元中。該單元將接收機收到的制導(dǎo)信號通過解調(diào)電路，得到制導(dǎo)控制參數(shù)；
[0036]高度控制單元:該單元只在模擬巡航導(dǎo)彈時才使用，主要由高度測量儀、俯仰通道控制單元和固有積分電路組成。工作時，該單元事先裝訂給定高度數(shù)據(jù)，通過高度測量儀實時計算當(dāng)前彈體高度信息，生成控制信號，送給俯仰通道控制單元、控制彈體的俯仰角，固有積分單元測算彈體當(dāng)前的高度誤差信號，送給高度測量儀，通過一個閉合控制回路來實時控制導(dǎo)彈巡航高度；
[0037]自動駕駛單元:自動駕駛單元由一個閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，它將收到的制導(dǎo)指令接收單元運動控制參數(shù)和姿態(tài)元件測量得到的俯仰角、偏航角和橫滾角誤差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號，傳送給彈上控制單元；
[0038]彈上控制單元:由舵回路組成，通過自動駕駛單元傳送過來的制導(dǎo)控制信號，控制舵回路運轉(zhuǎn)，以此來控制伺服系統(tǒng)，驅(qū)動彈體完成各向運動調(diào)整；
[0039]彈體模擬單元:由一個三軸轉(zhuǎn)臺和導(dǎo)彈彈體模型構(gòu)成。三軸轉(zhuǎn)臺由彈上控單元的伺服系統(tǒng)控制其運動，以此來模擬彈體在空中各個時刻的機動，導(dǎo)彈彈體模型中裝載上述各種單元，即導(dǎo)引頭，并且彈體具有和真實導(dǎo)彈相比擬的RCS，供仿真雷達試驗使用；
[0040]導(dǎo)彈測量系統(tǒng):用于實時測算彈體當(dāng)前的位置和速度。由一個接收單元和信號處理單元組成，接收機收到導(dǎo)引頭反射的信號好，通過信號處理單元計算出彈體此時的位置信息和速度信息。在仿真試驗中，該數(shù)據(jù)也可以通過戰(zhàn)情單元根據(jù)目標(biāo)航跡解算后直接下發(fā)。
[0041]姿態(tài)元件:由姿態(tài)敏感元件組成。該單元位于彈體內(nèi)，跟隨彈體一起運動，感知彈體當(dāng)前的姿態(tài)信息，解算生成誤差控制信號后送給自動駕駛控制單元。
[0042]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于；包括:接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、自動駕駛單元、彈上控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)、姿態(tài)元件； 所述接收天線單元、下變頻器，中頻信號處理單元、目標(biāo)航跡濾波單元、制導(dǎo)控制單元、制導(dǎo)指令形成單元、發(fā)射天線單元、制導(dǎo)指令接收單元、高度控制單元、彈體模擬單元、導(dǎo)彈測量系統(tǒng)依次連接；所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng)與制導(dǎo)控制單元連接； 另一路，制導(dǎo)指令形成單元又依次通過自動駕駛單元、彈上控制單元與彈體模擬單元連接，彈體模擬單元通過姿態(tài)元件與自動駕駛單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述高度控制單元包括高度測量儀、俯仰通道控制單元和固有積分電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述接收天線單元包括雷達接收天線，用于接收目標(biāo)的雷達回波信號；所述發(fā)射天線單元包括一個定向發(fā)射天線，用于將制導(dǎo)指令形成單元發(fā)送過來的控制指令發(fā)送給制導(dǎo)指令接收單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述下變頻器包括可編程DDC和頻綜單元；頻綜單元包含一個數(shù)控振蕩器，通過控制參數(shù)控制產(chǎn)生本振信號，再由可編程DDC控制產(chǎn)生相參信號，將接收天線收到的雷達探測信號下變頻器到中頻，送給中頻信號處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述中頻信號處理單元包括A/D變換器和FPGA信號處理板；中頻信號處理單元將下變頻器后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過FPGA處理，提取目標(biāo)信號的特征參數(shù)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述目標(biāo)航跡濾波單元包括存儲器、FIR數(shù)字電路、反饋控制單元；存儲器用于存儲目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)和濾波跟蹤中建立起的各種航跡，F(xiàn)IR數(shù)字電路和反饋控制單元用于實現(xiàn)目標(biāo)的航跡濾波和目標(biāo)運動預(yù)測更新。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述制導(dǎo)控制單元:包括一組做動放大裝置、校正網(wǎng)絡(luò)電路和積分電路；用于將導(dǎo)彈測量系統(tǒng)解算得到的彈體的位置信息、速度信息、目標(biāo)的位置信息、速度信息綜合分析，采用相應(yīng)的制導(dǎo)規(guī)律去解算，得到彈體控制參數(shù)，發(fā)送給制導(dǎo)指令形成單元； 和/或；所述制導(dǎo)指令形成單元:包括一個小型的信號源和調(diào)制單元；用于將制導(dǎo)控制單元發(fā)送過來的控制參數(shù)，通過調(diào)制單元調(diào)制到信號中，送給發(fā)射天線單元； 和/或；所述制導(dǎo)指令接收單元:由信號接收機和解調(diào)單元組成，解調(diào)參數(shù)預(yù)先存儲于制導(dǎo)指令接收單元中；用于將接收機收到的制導(dǎo)信號通過解調(diào)電路，得到制導(dǎo)控制參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述自動駕駛單元由一個閉環(huán)控制系統(tǒng)組成，將收到的制導(dǎo)指令接收單元運動控制參數(shù)和姿態(tài)元件測量得到的俯仰角、偏航角和橫滾角誤差數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號，傳送給彈上控制單元； 和/或；所述彈上控制單元:由舵回路組成，通過自動駕駛單元傳送過來的制導(dǎo)控制信號，控制舵回路運轉(zhuǎn)，以此來控制伺服系統(tǒng)，驅(qū)動彈體完成各向運動調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述彈體模擬單元:包括一個三軸轉(zhuǎn)臺和導(dǎo)彈彈體模型；三軸轉(zhuǎn)臺由彈上控單元的伺服系統(tǒng)控制其運動，以此來模擬彈體在空中各個時刻的機動，導(dǎo)彈彈體模型具有和真實導(dǎo)彈相比擬的RCS，供仿真雷達試驗使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)引頭姿態(tài)模擬裝置，其特征在于，所述導(dǎo)彈測量系統(tǒng):包括一個接收單元和信號處理單元；用于實時測算彈體當(dāng)前的位置和速度；和/或；所述姿態(tài)元件位于彈體內(nèi)，跟隨彈體一起運動，感知彈體當(dāng)前的姿態(tài)信息，解算生成誤差控制信號后送給自動駕駛控制單元。
【文檔編號】G05B17/02GK204116836SQ201420576418
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】尹光, 錢宇光 申請人:南京長峰航天電子科技有限公司