高炮火控系统试验数据采集与统计分析研究

论文摘要

本论文主要对高炮火控系统试验数据的采集与统计分析方法进行了研究。该研究旨在非靶场条件下评估高炮武器火控系统战术技术性能，为该类武器火控系统的研制开发和转段设计奠定基础。主要内容包括：1．鉴于现有资料对高炮火控系统动态精度飞行试验规定不够具体，对试验需要采集的数据归纳不够详尽，如何在非靶场条件下对战技指标进行摸底，及时发现系统研制过程中的问题，对顺利通过靶场考核具有重要意义。本文对试验过程进行了归纳总结，对试验中数据采集和精度分析环节进行了详细分析，使高炮火控系统的精度验证试验更具成本优势，便于工程实施。2．传统试验采用的授时方式操作不方便，时标难统一，数据采集实时性不强，影响数据采集和分析精度。本文借鉴GPS授时方案，利用主动发送／串口监听模式改善数据采集的实时性，设计、编制了数据采集系统的软件。3．在精度分析过程中，现有的试验后期的数据处理算法，只能简单得出武器的精度总体性能指标，没有对误差源进行追寻。鉴于此，本文推导了目标坐标测定仪两种测定精度分析算法，即相对测量法和自身校验法，同时推导了利用逆解标准值判定射击诸元精度的算法，结合零飞测试原理解析射击诸元误差。以实际数据为例，详细讨论了精度分析的全流程以及统计结果，对进一步分析系统误差、随机误差，确知误差源提供了便利，进而为改进火控系统设计提供了依据。本文所设计的数据采集软件和精度测试软件已用于实际试验，后续的靶场系统测试表明了本文结果的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究任务
• 1.2 研究背景及意义
• 1.2.1 高炮武器系统在防空反导作战中的重要作用
• 1.2.2 高炮火控系统试验的意义
• 1.2.3 存在的不足
• 1.3 国内外研究概况及发展趋势
• 1.4 作者所做主要工作
• 1.5 本论文结构安排
• 2 工作流程及相关误差
• 2.1 建立目标航迹数学模型
• 2.2 目标坐标测定
• 2.3 目标运动状态估计
• 2.4 命中点坐标解算
• 2.5 射击诸元求取
• 3 动态精度飞行试验的基本过程
• 3.1 试验目的及原理
• 3.1.1 试验目的
• 3.1.2 试验原理图
• 3.2 试验参数的确定
• 3.2.1 确定原则
• 3.2.2 航路的采样范围
• 3.2.3 有效航程内可能获得的采样点数确定
• 3.2.4 采样区间的分段
• 3.2.5 靶机航路的缩放比
• 3.2.6 激光测距机对小目标的测程方程
• 3.2.7 对激光测距机测程校验的结论
• 3.3 试验方法与步骤
• 3.3.1 试验准备
• 3.3.2 目标机飞入试验空域
• 3.3.3 采集目标坐标测定仪跟踪目标坐标并计算误差
• 3.3.4 采集炮位计算机输出射击诸元并计算误差
• 3.3.5 采集火炮轴角编码器输出值并计算误差
• 3.3.6 计算火控系统综合误差
• 3.3.7 统计特性计算原则
• 3.3.8 数据处理
• 4 试验数据采集系统分析设计
• 4.1 采集系统功能需求分析
• 4.2 精确时间基准的建立
• 4.2.1 GPS授时原理
• 4.2.2 时统信号实现原理
• 4.2.3 时统模块设计
• 4.3 数据采集实时性的实现
• 4.3.1 利用主动发送/串口监听模式通信
• 4.3.2 采用高精度时钟芯片
• 4.3.3 传输时延的补偿
• 4.4 数据采集和时间接收通道数据冲突的处理
• 4.5 数据采集系统的实现
• 4.5.1 系统构成
• 4.5.2 系统工作原理
• 4.5.3 系统软件设计
• 4.5.4 采集系统软件界面
• 4.6 数据采集结果
• 5 试验数据统计分析方法
• 5.1 试验典型航路
• 5.2 相对测量法量测目标坐标测定精度
• 5.2.1 被测系统相对标准器的测量误差方差（σ|
• j²'>）_j²
• 5.2.2 被测系统相对标准器的系统误差（m|
• j'>）_j
• 5.2.3 计算几个特定统计项
• 5.3 相对测量法测目标坐标测定精度实例
• 5.3.1 目标坐标测定仪精度测试准备
• 5.3.2 检测测定仪测试精度的软件框图
• 5.3.3 精度计算及仿真结果
• 5.4 自身校验法测量目标坐标测定精度
• 5.4.1 求第i位置上的坐标平均值
• 5.4.2 求第i位置的测量误差
• 5.4.3 求第k航路第j区段的平均误差、方差估计
• 5.4.4 求第N条航路在j区段的平均误差、方差估计
• 5.4.5 全航路的平均误差、方差估计
• 5.5 用目标坐标测定仪自身检验实例
• 5.5.1 试验描述
• 5.5.2 检测测定仪测试精度软件框图
• 5.5.3 统计计算结果及结论
• 5.6 用逆解标准值测量射击诸元精度
• 5.6.1 射击诸元误差分解
• 5.6.2 利用逆解标准值测量精度算法
• 5.7 射击诸元解算误差实例分析
• 5.7.1 利用逆解标准诸元计算解算诸元误差
• 5.7.2 测定仪录取时间造成解算误差
• 5.7.3 解算时间造成的射击诸元误差
• 5.7.4 通过零飞测试解析误差源
• 5.8 精度分析软件界面
• 5.9 影响精度的原因分析
• 5.9.1 影响目标坐标测定仪精度的因素
• 5.9.2 影响射击诸元精度的因素
• 6 结束语
• 6.1 结论
• 6.2 尚待研究的问题
• 致谢
• 参考文献