(730项目技术文集)——1仿真试验!

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 04:02:57
近程武器系统仿真试验的关键技术(照片省了是730)

龚坚    顾浩


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摘要:本文简要介绍了近程武器系统(CIWS)的发展现状及特点,分析了仿真试验的原理及在CIWS研制过程中的重要作用,提出了CIWS仿真试验技术所要解决的几项关键技术。最后举例说明仿真试验技术在某型近程武器系统对接联调试验中的具体应用。

关键词:近程武器系统    仿真     试验技术


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1    引言

  二战以来的历次海上冲突表明,各种反舰导弹是目前和未来水面舰艇面临的最大威胁。为此各国海军研制装备了多种防御武器,其中尤以近程武器系统最为突出。作为舰艇对空防御的最后一道屏障,近程武器系统(CIWS)的发展成为海军武器装备的一大“热点”。目前国外已经服役的以火炮为基础的近程武器系统例如有:荷兰信号公司的“守门员”系统;俄罗斯的Tulamashzavod     AK-630系统和Kastan/Korita系统(也叫CADS-N-1系统);西班牙Bazan公司的“梅罗卡”系统;Oerlikon-Contraves公司的“海上卫士”系统;和休斯公司的MK15系统(该系统以“密集阵”著称)。并且已从第一代的AK-630、“密集阵”系统发展到第2代的“万发”、“卡什坦”系统,性能有了很大的提高。

  未来反舰导弹的特点是速度快,达2~3马赫,接近弹丸初速;抗干扰能力强,配备有复合导引头,并朝智能化方向发展,能自动跟踪、识别、选择目标;具有隐身性和防护性,重要部位采用装甲防护,以对抗脱壳穿甲弹的攻击;末端弹道采用蛇形机动,天顶攻击,甚至采用水下弹道,以提高攻击的隐蔽性。在战术上强调全方位饱和攻击,导弹可以由多种平台(水面舰艇、飞机和潜艇等)分别发射,协同攻击。

  针对反舰导弹的以上特点,在现代海战中,水面舰艇对反舰导弹防御的基本原则是组织多层次的抗击,即海空结合、远近结合、软硬结合等作战方式构成纵深、梯次及多种手段的防御体系。近程舰炮武器系统作为“末端防御”的最后屏障,抗击的目标主要是突防的来袭导弹,由于可供拦截的时间极为有限,因此要求CIWS的反应时间短、射击精度高、火力密度大、打击狠,并能配合其它武器系统,充分发挥综合效能,在来袭导弹抵达目标舰之前的最后阶段予以击毁或使其失效,达到防御目的。归纳起来,近程武器系统的特点是反应速度快,射击精度高,击毁目标能力强。

2    近程武器系统仿真试验

  仿真技术是以相似原理为基础,以系统论和信息论为指导,根据系统模型,利用计算机和专用物理设备作为硬件平台,对实际或拟研制的系统进行动态研究的一门技术。可分为纯数学仿真、纯物理仿真和混合仿真三种形式。

  仿真试验作为一项专门的试验技术,通过它可以在系统方案论证阶段验证系统的机理及关键技术,提供对系统论证的支持;在系统研究阶段,模拟系统运行环境,协助完成系统调试;在系统对接联调试验阶段,检验系统各项功能的正确性,并测试检验其性能指标对技术规格书的符合程度,进而检验系统是否达到设计要求。以下重点介绍近程舰炮武器系统对接联调试验阶段的仿真试验。

  近程武器系统的对接联调试验是武器系统研制的一个重要阶段,同时又是一项复杂的系统工程,试验中涉及被试系统和试验系统的所有设备、需要动用兵力。在这个阶段一般进行以下几方面的试验内容:

  ①单机恢复调试和交验;

  ②系统对接联调和交验;

  ③系统仿真试验;

  ④系统真实目标试验;

  ⑤系统射击试验。

  在这些试验内容中,尤其以仿真试验最为关键,试验结果的好坏直接影响到系统后续试验任务的进行,甚至关系到近程武器系统研制的成败。由此可见仿真试验在近程武器系统对接联调试验中的重要地位,它是真实目标试验和射击试验的基础,只有经过充分的仿真试验,找出并解决了系统中存在的不足和隐患,才能保证后续试验任务的顺利进行。

3    近程武器系统仿真试验的关键技术

  武器系统仿真试验技术发展到今天,解决了不少关键技术问题,取得了很大的发展,积累了一定的经验。但是随着武器装备中高新技术的大量使用,对仿真试验的思路、方法和技术手段提出了更高的要求。

  近程武器系统不同于传统的舰炮武器系统,是一种全新概念的武器系统,具有反应速度快,射击精度高,击毁目标能力强的特点。因此在仿真试验中更强调环境模拟的逼真度,测试数据的准确度和数据处理结果的可信度。

  为了满足近程武器系统试验的需要,在继承过去武器系统试验技术的基础上,必须突破掠海飞行目标及航路特性仿真技术、跟踪器探测信号模拟技术、高速数据实时采集和处理技术、性能测试与评估技术和实时时钟同步技术等五项关键技术,保证仿真试验顺利进行。

3.1    掠海飞行目标及航路特性仿真技术

  在对来袭目标特性、航路特性以及噪声特性进行详细分析和研究的基础上,建立相应的仿真模型,以模拟逼真的战术环境。

3.2    跟踪器探测信号模拟技术

  利用跟踪器模拟器产生目标及背景的模拟信号(目标和背景的回波信号、视频信号等),驱动跟踪器运行,进行仿真试验。

3.3    高速数据实时采集和处理技术

  当前主要是解决点对点通讯、网络通信中的实时数据监听技术,模拟量信息录取技术。计算机实时操作系统及并行处理技术。

3.4    性能测试与评估技术

  根据被试系统特点及试验要求,选择性能测试与评估的最佳方法,建立模型,进行系统性能测试与评估。

3.5    实时时钟同步技术

  主要是实现试验系统和被试系统的时钟同步,采用外时统方法提高时钟同步精度,保证试验数据的准确性,减小时钟同步引入的误差。

  以上五项关键技术的突破,将会促进近程武器系统仿真试验技术的发展,加速该项技术的工程应用。

4    近程武器系统仿真试验技术的应用实例

  下面以我国自行研制的某型近程武器系统为例,说明仿真试验技术在CIWS对接联调试验中的应用。

4.1    近程武器系统的组成

  该型系统采用分布式模块化体系结构,主要由搜索雷达、跟踪雷达、光电跟踪仪、指控设备、垂直基准和舰炮六个模块组成,如图1所示。

4.2    仿真试验系统的功能及接口关系

  仿真试验系统的主要功能包括:

  (1)战术环境仿真功能;

  (2)实时数据录取、处理功能;

  (3)性能测试与评估功能;

  (4)试验的辅助指挥决策功能;

  (5)试验数据脱机处理功能;

  (6)试验结果打印、绘图输出功能;

  (7)事后复现功能。

  仿真试验系统与被试近程武器系统的联接关系如图2所示。

4.3    试验项目

  本次仿真试验进行的主要项目有跟踪雷达仿真试验,光电跟踪仪仿真试验,跟踪雷达与指控设备半系统仿真试验,光电跟踪仪与指控设备半系统仿真试验,指控设备与舰炮半系统仿真试验,雷达火控通道仿真试验,光电火控通道仿真试验,全系统仿真试验。经过仿真试验测试,近程武器系统的各项功能和性能指标均达到技术规格书规定的要求。

  在随后进行的射击试验中,该系统一举击毁模拟小目标。试验结果证明,仿真试验是近程武器系统研制过程中必不可少的重要阶段,为系统的成功研制打下了坚实的基础。



图1    近程武器系统组成框图



图2    仿真试验系统与CIWS联接关系图

5    结束语

  近程武器系统仿真试验技术是随着近程武器系统开发研制而发展起来的一门新兴的仿真试验技术,在国内处于起步阶段。随着我国近程武器系统开发研制工作的不断深入,以及试验需求的扩大,必将推动我国近程武器系统仿真试验技术的发展和进步。未来近程武器系统仿真试验,将会大量使用高速网络通信技术、视景仿真技术、全数字仿真技术等先进技术。在此仅以此篇文章抛砖引玉,与大家一起探讨,目的是为加快我国CIWS仿真试验技术的发展步伐,缩小与西方发达国家的差距。近程武器系统仿真试验的关键技术(照片省了是730)

龚坚    顾浩


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摘要:本文简要介绍了近程武器系统(CIWS)的发展现状及特点,分析了仿真试验的原理及在CIWS研制过程中的重要作用,提出了CIWS仿真试验技术所要解决的几项关键技术。最后举例说明仿真试验技术在某型近程武器系统对接联调试验中的具体应用。

关键词:近程武器系统    仿真     试验技术


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1    引言

  二战以来的历次海上冲突表明,各种反舰导弹是目前和未来水面舰艇面临的最大威胁。为此各国海军研制装备了多种防御武器,其中尤以近程武器系统最为突出。作为舰艇对空防御的最后一道屏障,近程武器系统(CIWS)的发展成为海军武器装备的一大“热点”。目前国外已经服役的以火炮为基础的近程武器系统例如有:荷兰信号公司的“守门员”系统;俄罗斯的Tulamashzavod     AK-630系统和Kastan/Korita系统(也叫CADS-N-1系统);西班牙Bazan公司的“梅罗卡”系统;Oerlikon-Contraves公司的“海上卫士”系统;和休斯公司的MK15系统(该系统以“密集阵”著称)。并且已从第一代的AK-630、“密集阵”系统发展到第2代的“万发”、“卡什坦”系统,性能有了很大的提高。

  未来反舰导弹的特点是速度快,达2~3马赫,接近弹丸初速;抗干扰能力强,配备有复合导引头,并朝智能化方向发展,能自动跟踪、识别、选择目标;具有隐身性和防护性,重要部位采用装甲防护,以对抗脱壳穿甲弹的攻击;末端弹道采用蛇形机动,天顶攻击,甚至采用水下弹道,以提高攻击的隐蔽性。在战术上强调全方位饱和攻击,导弹可以由多种平台(水面舰艇、飞机和潜艇等)分别发射,协同攻击。

  针对反舰导弹的以上特点,在现代海战中,水面舰艇对反舰导弹防御的基本原则是组织多层次的抗击,即海空结合、远近结合、软硬结合等作战方式构成纵深、梯次及多种手段的防御体系。近程舰炮武器系统作为“末端防御”的最后屏障,抗击的目标主要是突防的来袭导弹,由于可供拦截的时间极为有限,因此要求CIWS的反应时间短、射击精度高、火力密度大、打击狠,并能配合其它武器系统,充分发挥综合效能,在来袭导弹抵达目标舰之前的最后阶段予以击毁或使其失效,达到防御目的。归纳起来,近程武器系统的特点是反应速度快,射击精度高,击毁目标能力强。

2    近程武器系统仿真试验

  仿真技术是以相似原理为基础,以系统论和信息论为指导,根据系统模型,利用计算机和专用物理设备作为硬件平台,对实际或拟研制的系统进行动态研究的一门技术。可分为纯数学仿真、纯物理仿真和混合仿真三种形式。

  仿真试验作为一项专门的试验技术,通过它可以在系统方案论证阶段验证系统的机理及关键技术,提供对系统论证的支持;在系统研究阶段,模拟系统运行环境,协助完成系统调试;在系统对接联调试验阶段,检验系统各项功能的正确性,并测试检验其性能指标对技术规格书的符合程度,进而检验系统是否达到设计要求。以下重点介绍近程舰炮武器系统对接联调试验阶段的仿真试验。

  近程武器系统的对接联调试验是武器系统研制的一个重要阶段,同时又是一项复杂的系统工程,试验中涉及被试系统和试验系统的所有设备、需要动用兵力。在这个阶段一般进行以下几方面的试验内容:

  ①单机恢复调试和交验;

  ②系统对接联调和交验;

  ③系统仿真试验;

  ④系统真实目标试验;

  ⑤系统射击试验。

  在这些试验内容中,尤其以仿真试验最为关键,试验结果的好坏直接影响到系统后续试验任务的进行,甚至关系到近程武器系统研制的成败。由此可见仿真试验在近程武器系统对接联调试验中的重要地位,它是真实目标试验和射击试验的基础,只有经过充分的仿真试验,找出并解决了系统中存在的不足和隐患,才能保证后续试验任务的顺利进行。

3    近程武器系统仿真试验的关键技术

  武器系统仿真试验技术发展到今天,解决了不少关键技术问题,取得了很大的发展,积累了一定的经验。但是随着武器装备中高新技术的大量使用,对仿真试验的思路、方法和技术手段提出了更高的要求。

  近程武器系统不同于传统的舰炮武器系统,是一种全新概念的武器系统,具有反应速度快,射击精度高,击毁目标能力强的特点。因此在仿真试验中更强调环境模拟的逼真度,测试数据的准确度和数据处理结果的可信度。

  为了满足近程武器系统试验的需要,在继承过去武器系统试验技术的基础上,必须突破掠海飞行目标及航路特性仿真技术、跟踪器探测信号模拟技术、高速数据实时采集和处理技术、性能测试与评估技术和实时时钟同步技术等五项关键技术,保证仿真试验顺利进行。

3.1    掠海飞行目标及航路特性仿真技术

  在对来袭目标特性、航路特性以及噪声特性进行详细分析和研究的基础上,建立相应的仿真模型,以模拟逼真的战术环境。

3.2    跟踪器探测信号模拟技术

  利用跟踪器模拟器产生目标及背景的模拟信号(目标和背景的回波信号、视频信号等),驱动跟踪器运行,进行仿真试验。

3.3    高速数据实时采集和处理技术

  当前主要是解决点对点通讯、网络通信中的实时数据监听技术,模拟量信息录取技术。计算机实时操作系统及并行处理技术。

3.4    性能测试与评估技术

  根据被试系统特点及试验要求,选择性能测试与评估的最佳方法,建立模型,进行系统性能测试与评估。

3.5    实时时钟同步技术

  主要是实现试验系统和被试系统的时钟同步,采用外时统方法提高时钟同步精度,保证试验数据的准确性,减小时钟同步引入的误差。

  以上五项关键技术的突破,将会促进近程武器系统仿真试验技术的发展,加速该项技术的工程应用。

4    近程武器系统仿真试验技术的应用实例

  下面以我国自行研制的某型近程武器系统为例,说明仿真试验技术在CIWS对接联调试验中的应用。

4.1    近程武器系统的组成

  该型系统采用分布式模块化体系结构,主要由搜索雷达、跟踪雷达、光电跟踪仪、指控设备、垂直基准和舰炮六个模块组成,如图1所示。

4.2    仿真试验系统的功能及接口关系

  仿真试验系统的主要功能包括:

  (1)战术环境仿真功能;

  (2)实时数据录取、处理功能;

  (3)性能测试与评估功能;

  (4)试验的辅助指挥决策功能;

  (5)试验数据脱机处理功能;

  (6)试验结果打印、绘图输出功能;

  (7)事后复现功能。

  仿真试验系统与被试近程武器系统的联接关系如图2所示。

4.3    试验项目

  本次仿真试验进行的主要项目有跟踪雷达仿真试验,光电跟踪仪仿真试验,跟踪雷达与指控设备半系统仿真试验,光电跟踪仪与指控设备半系统仿真试验,指控设备与舰炮半系统仿真试验,雷达火控通道仿真试验,光电火控通道仿真试验,全系统仿真试验。经过仿真试验测试,近程武器系统的各项功能和性能指标均达到技术规格书规定的要求。

  在随后进行的射击试验中,该系统一举击毁模拟小目标。试验结果证明,仿真试验是近程武器系统研制过程中必不可少的重要阶段,为系统的成功研制打下了坚实的基础。



图1    近程武器系统组成框图



图2    仿真试验系统与CIWS联接关系图

5    结束语

  近程武器系统仿真试验技术是随着近程武器系统开发研制而发展起来的一门新兴的仿真试验技术,在国内处于起步阶段。随着我国近程武器系统开发研制工作的不断深入,以及试验需求的扩大,必将推动我国近程武器系统仿真试验技术的发展和进步。未来近程武器系统仿真试验,将会大量使用高速网络通信技术、视景仿真技术、全数字仿真技术等先进技术。在此仅以此篇文章抛砖引玉,与大家一起探讨,目的是为加快我国CIWS仿真试验技术的发展步伐,缩小与西方发达国家的差距。
牛人牛帖
不懂,干吧吧的