飛行模擬技術(shù)在紅外/微波復(fù)合導(dǎo)引頭測(cè)試中的研究與應(yīng)用*

姚 勤，劉 雪，李士剛

(1.駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室·上?！?01109;2.上海新躍聯(lián)匯電子科技有限公司·上海·200233)

0 引 言

隨著科技水平的發(fā)展，導(dǎo)引頭研究也進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，飛行模擬系統(tǒng)作為導(dǎo)引頭技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在導(dǎo)引頭研制的各個(gè)階段都發(fā)揮著重要的作用。采用飛行模擬技術(shù)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段可以更準(zhǔn)確地評(píng)估導(dǎo)引頭的設(shè)計(jì)性能;在研制階段可以輔助調(diào)試部件及系統(tǒng)，大大縮短系統(tǒng)的研制時(shí)間;在交付使用階段不僅可以作為導(dǎo)引頭檢測(cè)評(píng)估的手段，同時(shí)還為應(yīng)用方熟悉導(dǎo)引頭的使用方法提供了環(huán)境[1]。

本文闡述了一種導(dǎo)引頭飛行模擬測(cè)試系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，測(cè)試系統(tǒng)采用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)+二維目標(biāo)的方式，形成新的五軸系統(tǒng)。三軸轉(zhuǎn)臺(tái)是導(dǎo)引頭進(jìn)行飛行仿真的重要平臺(tái)，包含有3個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，可以通過旋轉(zhuǎn)達(dá)到互相正交的狀態(tài)，構(gòu)成一個(gè)空間正交的三維坐標(biāo)系，用來模擬導(dǎo)彈的飛行空間。3個(gè)旋轉(zhuǎn)軸連帶著3個(gè)旋轉(zhuǎn)框架，將導(dǎo)引頭安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框架上，就構(gòu)成了一個(gè)三維導(dǎo)彈仿真平臺(tái)，可以對(duì)導(dǎo)彈的空氣動(dòng)力特性、姿態(tài)運(yùn)動(dòng)以及跟蹤特性等進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真與測(cè)試。經(jīng)過通信線路將獲取的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可獲得所需的性能參數(shù)，從而為導(dǎo)彈的研發(fā)工作提供支持。紅外/微波復(fù)合目標(biāo)源產(chǎn)生導(dǎo)引頭在測(cè)試和試驗(yàn)過程中所需的紅外/微波目標(biāo)，由二軸目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬裝置帶動(dòng)目標(biāo)源，形成滿足導(dǎo)引頭測(cè)試要求的目標(biāo)視場(chǎng)及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性，模擬空間目標(biāo)的位置、角速度等信息。

1 測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 飛行模擬技術(shù)和硬件設(shè)計(jì)的融合

主控系統(tǒng)主要由總控計(jì)算機(jī)及接口設(shè)備組成[2]?？偪赜?jì)算機(jī)是主要的人機(jī)交互界面，實(shí)驗(yàn)人員在此設(shè)備上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作，主要完成仿真試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置、彈道參數(shù)裝訂、試驗(yàn)進(jìn)程控制等功能。

彈體姿態(tài)模擬系統(tǒng)由三軸轉(zhuǎn)臺(tái)、控制柜及接口設(shè)備等組成。控制柜主要負(fù)責(zé)接收主控系統(tǒng)指令，生成驅(qū)動(dòng)指令，驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)臺(tái)按照指令進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)動(dòng)作，完成導(dǎo)引頭的姿態(tài)模擬。

目標(biāo)模擬系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)模擬裝置、微波發(fā)生器、喇叭天線、紅外目標(biāo)源組成，可以模擬導(dǎo)引頭目標(biāo)的視線角速度，微波發(fā)生器和喇叭天線按指令生成不同特性的微波目標(biāo);紅外目標(biāo)源生成指定特性的紅外目標(biāo)。圖1所示為測(cè)試系統(tǒng)組成框圖。1.1.1 創(chuàng)新型的五軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 測(cè)試系統(tǒng)組成圖Fig.1 Test system composition diagram

以往的五軸測(cè)試系統(tǒng)均采用五軸轉(zhuǎn)臺(tái)模式，即將二維目標(biāo)系統(tǒng)作為三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的一部分，共同實(shí)現(xiàn)五軸運(yùn)動(dòng)。這樣做的缺點(diǎn)在于頻繁的五軸聯(lián)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)框架要求較高，同時(shí)暗室環(huán)境空間較小，目標(biāo)源與被測(cè)導(dǎo)引頭距離較近，對(duì)點(diǎn)目標(biāo)源的安裝精度和能量精度有極高的要求;很多采用五軸轉(zhuǎn)臺(tái)方式的測(cè)試系統(tǒng)，因點(diǎn)光源無(wú)法達(dá)到指標(biāo)要求而導(dǎo)致測(cè)試效果不佳。本系統(tǒng)創(chuàng)新性地采用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)+二維目標(biāo)的方式，形成新的五軸測(cè)試系統(tǒng)，不僅對(duì)點(diǎn)光源的安裝精度及能量要求有所降低，工程上更易實(shí)現(xiàn)，且該系統(tǒng)的微波暗室空間達(dá)到25m×10m×10m，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)平面任意軌跡精準(zhǔn)平穩(wěn)模擬、旋轉(zhuǎn)彈體導(dǎo)彈飛行姿態(tài)同步模擬。通過表1可知，整個(gè)系統(tǒng)最終運(yùn)動(dòng)姿態(tài)共包含7個(gè)要素。在導(dǎo)引頭測(cè)試過程中，操作人員輸入動(dòng)作參數(shù)，7個(gè)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)按照解算指令進(jìn)行動(dòng)作。根據(jù)位置關(guān)系定義轉(zhuǎn)臺(tái)中心距目標(biāo)運(yùn)動(dòng)平面的垂直距離。已知量:

表1 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及符號(hào)定義Tab.1 System movement and symbol definition

計(jì)算量:

以轉(zhuǎn)臺(tái)方位、俯仰為參考進(jìn)行解算，已知量:

計(jì)算量:

圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)算方程，已知轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度指令如下:

則按照轉(zhuǎn)臺(tái)處于零點(diǎn)，可求得:

最終求得目標(biāo)水平和直線運(yùn)動(dòng)位移和速度方程如下:

目標(biāo)水平速度:

目標(biāo)垂直速度:

按照一個(gè)完成周期，即T=10s，上述方程曲線繪制如圖2所示。

圖2 一個(gè)周期復(fù)合運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)與目標(biāo)的軌跡曲線Fig.2 Track curve of a periodic composite motion turntable and target

1.1.2 轉(zhuǎn)臺(tái)與目標(biāo)的分體式同步聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

基于新的五軸系統(tǒng)，三軸轉(zhuǎn)臺(tái)和二維目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬裝置為同源控制，對(duì)系統(tǒng)提出了如下的同步聯(lián)動(dòng)精度要求:

1)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向0.1(°)/s～5(°)/s的跟蹤角速度，跟蹤角速度誤差小于1%;

2)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)被測(cè)產(chǎn)品隨目標(biāo)按預(yù)定軌跡、預(yù)定速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

同步及聯(lián)動(dòng)性的精度主要由以下幾方面保證:

1)實(shí)時(shí)的傳輸網(wǎng)絡(luò)

轉(zhuǎn)臺(tái)和目標(biāo)系統(tǒng)之間采用實(shí)時(shí)通信接口，應(yīng)用VMIC光纖通信反射內(nèi)存板。VMIC反射內(nèi)存是基于環(huán)狀/星狀的高速?gòu)?fù)制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。它實(shí)際上是作為雙端內(nèi)存來工作的。本地主機(jī)對(duì)它的反射內(nèi)存地址空間進(jìn)行寫操作，該地址空間是本地內(nèi)存的一個(gè)端口。VMIC 5565反射內(nèi)存板自動(dòng)地將這個(gè)新的數(shù)據(jù)從它的另一個(gè)端口傳出去，這個(gè)端口是連接在環(huán)狀體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上的光纖，工作速率為2.1G波特率。網(wǎng)絡(luò)中的下一個(gè)VMIC 5565反射內(nèi)存板接收到這個(gè)新的數(shù)據(jù)，其本地內(nèi)存將在400ns之內(nèi)被更新。采用網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的控制方式，主控計(jì)算機(jī)起數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)的作用，根據(jù)約定好的通信協(xié)議，將控制參數(shù)發(fā)送到彈體姿態(tài)控制計(jì)算機(jī)和目標(biāo)控制計(jì)算機(jī)上，并將下位機(jī)上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳給主控計(jì)算機(jī)。

2)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)提出了三軸轉(zhuǎn)臺(tái)+二維目標(biāo)的五軸系統(tǒng)架構(gòu)、加速-勻速-減速分區(qū)段自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)算法，解決了轉(zhuǎn)臺(tái)與目標(biāo)分體式同步聯(lián)動(dòng)的難題，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)平面內(nèi)任意軌跡精準(zhǔn)平穩(wěn)模擬、旋轉(zhuǎn)彈體導(dǎo)彈飛行姿態(tài)同步模擬。

轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括速度環(huán)和位置環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先，在對(duì)系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和外環(huán)對(duì)內(nèi)環(huán)的設(shè)計(jì)要求，從外環(huán)到內(nèi)環(huán)逐步確定各環(huán)的性能指標(biāo)要求;然后，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)各環(huán)控制器時(shí)，從內(nèi)環(huán)開始，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)每一環(huán)的性能要求和環(huán)路固有特性，設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)路的控制器。首先設(shè)計(jì)速度環(huán)，然后設(shè)計(jì)位置環(huán)。為了簡(jiǎn)化位置環(huán)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)位置環(huán)時(shí)，將速度環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化為慣性環(huán)節(jié);最后根據(jù)位置反饋設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)位置環(huán)控制器。

目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬裝置控制系統(tǒng)主要是交流伺服控制系統(tǒng)，是一種利用人工智能、控制工程、結(jié)構(gòu)學(xué)等領(lǐng)域的理論成果，有效模擬目標(biāo)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)電裝置，它是目標(biāo)模擬裝置的大腦，從根本上決定了整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。其運(yùn)動(dòng)方程包括快速定位、線性插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)三大部分。快速定位是指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)快速地定位到某一位置，需要設(shè)置X軸或Y軸目標(biāo)運(yùn)行的終點(diǎn)位置和運(yùn)行速度2個(gè)參數(shù)。線性插補(bǔ)是使X、Y軸同時(shí)以某一個(gè)速度向直角坐標(biāo)系中設(shè)定的點(diǎn)運(yùn)行，這時(shí)需要設(shè)置X、Y軸運(yùn)行的終點(diǎn)坐標(biāo)和運(yùn)行的速度。圓弧插補(bǔ)可以使X、Y軸繞著標(biāo)淮圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，程序中需要設(shè)置圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、圓弧中心和圓弧半徑，只要任何一個(gè)設(shè)置不滿足圓周運(yùn)動(dòng)條件，系統(tǒng)將不會(huì)運(yùn)行回初始狀態(tài)。

1.1.3 二維目標(biāo)模擬裝置的精準(zhǔn)平穩(wěn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)

二維復(fù)合目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬裝置的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于安裝空間為8.3m×8.3m，運(yùn)動(dòng)范圍為5m×5m，在5m×5m的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)需實(shí)現(xiàn)平面直線運(yùn)動(dòng)、空間圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)模式包含加速運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)，速度最高可達(dá)1.5m/s，加速度最高可達(dá)3m/s2，定位精度需滿足±5mm的要求，對(duì)二維目標(biāo)的定位精度、穩(wěn)定度、平穩(wěn)度、安裝搬運(yùn)裝配都有極高的要求。傳統(tǒng)的傳動(dòng)方案一般采用滾珠絲杠、普通的皮帶傳動(dòng)，均無(wú)法達(dá)到該要求。經(jīng)過多方論證，采用進(jìn)口直線模組，同時(shí)通過PLC數(shù)字化控制算法，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合目標(biāo)最大行程8m、定位精度在±0.1mm之內(nèi)的多種模式的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用該傳動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過高負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，二維復(fù)合目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬裝置工作穩(wěn)定，定位精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

1.1.4 陀螺指向測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)偏角修正算法

被測(cè)導(dǎo)引頭屬于同軸安裝式導(dǎo)引頭，即將紅外光學(xué)接收器作為陀螺轉(zhuǎn)子的一部分直接固定在陀螺轉(zhuǎn)子上，利用陀螺的定軸性實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引頭的框架穩(wěn)定，利用其進(jìn)動(dòng)性實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤[5]。在進(jìn)行陀螺指向測(cè)試時(shí)，將導(dǎo)引頭安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，給轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置水平偏角，給導(dǎo)引頭產(chǎn)品裝定高低角指令。若陀螺中心與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心重合，則導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺伺服系統(tǒng)能夠帶動(dòng)光學(xué)元件精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。測(cè)試系統(tǒng)在測(cè)試導(dǎo)引頭過程中，當(dāng)導(dǎo)引頭的陀螺中心與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心不重合時(shí)，基于導(dǎo)引頭陀螺指向測(cè)試的轉(zhuǎn)臺(tái)偏角修正算法，推導(dǎo)得出轉(zhuǎn)臺(tái)偏角、二維復(fù)合目標(biāo)垂直偏角、測(cè)試暗室空間長(zhǎng)度、導(dǎo)引頭回轉(zhuǎn)中心偏離距離以及偏轉(zhuǎn)角度之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)時(shí)解算出轉(zhuǎn)臺(tái)需設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角度，準(zhǔn)確控制陀螺伺服系統(tǒng)帶動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)，確保了導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)角位置信息的測(cè)試精度，提高了導(dǎo)引頭的調(diào)試測(cè)試效率。

在進(jìn)行陀螺指向測(cè)試時(shí)，首先將轉(zhuǎn)臺(tái)水平偏角設(shè)置為-α°，給導(dǎo)引頭產(chǎn)品發(fā)送高低角-α°指令，此時(shí)導(dǎo)引頭內(nèi)位標(biāo)器陀螺繞其中心點(diǎn)偏轉(zhuǎn)-α°，若陀螺中心與轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心同在O點(diǎn)，則導(dǎo)引頭內(nèi)陀螺系統(tǒng)理論上能夠帶動(dòng)光學(xué)元件精確對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)陀螺中心與O點(diǎn)不重合，延長(zhǎng)至D點(diǎn)時(shí) (如圖3左圖所示)，如何設(shè)置轉(zhuǎn)臺(tái)角度，使得陀螺中心能以-α°的角度精確指向目標(biāo) (如圖3右圖所示)，即圖中Φ角為所求。

圖3 陀螺指向測(cè)試原理示意圖Fig.3 Schematic diagram of gyro pointing test principle

導(dǎo)引頭內(nèi)位標(biāo)器陀螺中心、目標(biāo)源和轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4所示。

1)O為轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心，D為導(dǎo)引頭陀螺中心點(diǎn)，2個(gè)中心點(diǎn)不重合，其距離長(zhǎng)為r;

2)因?qū)б^在轉(zhuǎn)臺(tái)上存在安裝誤差，初始對(duì)光時(shí)目標(biāo)源的位置由g點(diǎn)移動(dòng)到g'點(diǎn);

3)OS為轉(zhuǎn)臺(tái)初始位置，其延長(zhǎng)線為目標(biāo)源中心點(diǎn)g，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度c后其位置為OS'，OSg S'在同一個(gè)平面內(nèi);

4)OD為導(dǎo)引頭彈軸初始位置，其延長(zhǎng)線為對(duì)光后目標(biāo)源位置g'，導(dǎo)引頭隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后其位置為OD'，∠DOD'定義為a，ODg D'在同一個(gè)平面內(nèi);

5)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后，導(dǎo)引頭彈軸與目標(biāo)源g'之間的夾角為Φ，此角度為導(dǎo)引頭的方位角度;

6)導(dǎo)引頭彈軸OD與轉(zhuǎn)臺(tái)平面OSgS'的水平夾角為h，垂直夾角為v，OD在轉(zhuǎn)臺(tái)平面的投影為OC，∠COC'為b，轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度c=b，c是要求出的轉(zhuǎn)臺(tái)偏轉(zhuǎn)角度。

圖4 陀螺指向測(cè)試位置關(guān)系圖Fig.4 Position diagram of gyro pointing to test

將本測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于微波暗室內(nèi)，Og'長(zhǎng)為L(zhǎng)，其長(zhǎng)度S通過激光測(cè)距即可獲得。OD=OD'，長(zhǎng)為r，即導(dǎo)引頭陀螺中心偏離轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心的距離。將△DOD'在轉(zhuǎn)臺(tái)平面內(nèi)做投影得到△COC'，在△DOD'中，從O點(diǎn)做DD'邊的垂線OE，因△DOD'為等腰三角形，得出DE=ED'，延E點(diǎn)做CC'邊的垂線EF，可以證明CF=FC'。

在△Og'D'中，根據(jù)正弦定理得出:

因△OCC'是△ODD'的投影，所以L1與L2相等:

得出轉(zhuǎn)臺(tái)偏角b與導(dǎo)引頭彈軸偏角a、導(dǎo)引頭光軸垂直角v之間的關(guān)系:

將式 (1)代入式 (4)中可得式 (5)

利用該算法將修正角度寫入轉(zhuǎn)臺(tái)偏角程序中，實(shí)時(shí)解算出轉(zhuǎn)臺(tái)需設(shè)置的偏轉(zhuǎn)角度，準(zhǔn)確控制陀螺伺服系統(tǒng)帶動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)精確指向目標(biāo)。

1.1.5 小 結(jié)

通過以上幾種技術(shù)的應(yīng)用，成功地將飛行模擬技術(shù)融合在硬件設(shè)計(jì)中，使系統(tǒng)能夠模擬彈體姿態(tài)平面和圓周的精準(zhǔn)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，真實(shí)模擬了紅外和微波復(fù)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡以及導(dǎo)彈與目標(biāo)的真實(shí)態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)引頭動(dòng)態(tài)條件下的性能測(cè)試。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

1.2.1 數(shù)據(jù)信號(hào)采集程序

在導(dǎo)引頭性能測(cè)試及調(diào)試中，需要對(duì)導(dǎo)引頭輸出信號(hào)進(jìn)行采集，因此數(shù)據(jù)采集是測(cè)試軟件編程的重要部分。本系統(tǒng)主要是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采集，在程序前面板點(diǎn)擊數(shù)據(jù)采集按鈕，此時(shí)事件程序中隊(duì)列被壓入Cont AI信息后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集子程序，將采集的原始信號(hào)值與標(biāo)定參數(shù)做處理，即可顯示信號(hào)值。

1.2.2 空間/水平對(duì)稱性測(cè)試程序

空間/水平對(duì)稱性測(cè)試是導(dǎo)引頭復(fù)合性能測(cè)試中的一個(gè)關(guān)鍵的測(cè)試項(xiàng)目，主要考核導(dǎo)引頭輸出信號(hào)的空間及水平的對(duì)稱特性，是極為重要的考核指標(biāo)。測(cè)試項(xiàng)目分為水平對(duì)稱性測(cè)試和空間對(duì)稱性測(cè)試。KK大小和KK相位的計(jì)算方式為:首先定義導(dǎo)引頭輸出Udy=Asin(ωt+B)，其中，A為要求的KK大小，B為要求的KK相位，ω為彈旋頻率。軟件同時(shí)采集導(dǎo)引頭輸出的Udy信號(hào)以及轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)信號(hào)Uz， 以轉(zhuǎn)臺(tái)基準(zhǔn)信號(hào)Uz為周期，首先定義4個(gè)物理量，分別為Kk_x和Kk_y，KK[i]大小和KK[i]相位。其在一個(gè)周期內(nèi)的計(jì)算公式如下:

通過Kk_x和Kk_y可以計(jì)算出一個(gè)周期內(nèi)的K K[i]大小和K K[i]相位。

采集22s的數(shù)據(jù)，截取前半段和后半段各6s的數(shù)據(jù)，求取其平均值后得到KK大小和KK相位。

1.2.3 FFT計(jì)算程序

傅立葉變換方法作為經(jīng)典的信號(hào)分析方法，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在信號(hào)處理過程中，頻域分析往往比時(shí)域分析方便和高效[6]。在對(duì)導(dǎo)引頭進(jìn)行大小相位調(diào)試時(shí)，需要同時(shí)觀測(cè)導(dǎo)引頭信號(hào)在110 Hz和118Hz這2個(gè)頻率上的幅值信息，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)引頭參數(shù)將這2個(gè)頻率分量調(diào)到最小。程序首先將信號(hào)進(jìn)行拼接處理，當(dāng)采集信號(hào)時(shí)間小于設(shè)定時(shí)長(zhǎng)時(shí)，即將幾次采集數(shù)據(jù)拼接在一起進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在程序前面板可以設(shè)定一次FFT時(shí)長(zhǎng)，然后利用Lab VIEW的FFT子程序即可對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域分析。其程序?qū)崿F(xiàn)如圖5所示。

圖5 FFT計(jì)算程序Fig.5 FFT calculator

2 測(cè)試結(jié)果分析

2.1 三軸轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試結(jié)果

轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)完成情況如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)完成情況Tab.2 Completion of key technical indicators of the turntable system

2.2 二維目標(biāo)測(cè)試結(jié)果

二維目標(biāo)系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)完成情況如表3所示。

3 結(jié) 論

本文研究了微波暗室環(huán)境下的導(dǎo)引頭飛行模擬測(cè)試技術(shù)，構(gòu)建了導(dǎo)引頭全自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，通過主控系統(tǒng)、轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)和二維目標(biāo)模擬系統(tǒng)三大分系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)平面內(nèi)任意軌跡精準(zhǔn)平穩(wěn)模擬、旋轉(zhuǎn)彈體導(dǎo)彈飛行姿態(tài)同步模擬，保證了導(dǎo)引頭在動(dòng)態(tài)條件下的測(cè)試性能，且測(cè)試精準(zhǔn)，效率高。