CN109655054A - 一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法，通过获取战斗部撞击靶船产生的加速度信号，结合测点位置信息，得到战斗部弹着点的位置。本发明的显著优点是测量方法简单，测量系统组成简单，实施方便，并且成本低廉，大大节省人力、物力和试验时间，解决了目前海上试验靶船弹着点难以可靠、准确获取的问题，支撑了反舰导弹战斗部打击实船试毁伤效能的评估。该方法既可应用于研制过程的反舰战斗部毁伤威力检验或验收的海上试验中，也可应用于海军演训过程的反舰武器装备毁伤效能评估中。

Description

一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法

技术领域

本发明属于试验测试技术领域，具体涉及到一种反舰导弹战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法。

背景技术

反舰导弹战斗部打击实体靶船试验，是反舰战斗部研制过程中检验、验收反舰战斗部毁伤效能的一种重要方法，是贴近实战条件下检验战斗部实际毁伤能力的重要手段。在评价靶船毁伤效果评估能力时，准确获取反舰战斗部命中靶船的弹着点坐标，是开展反舰战斗部毁伤效能评价的基础，也是反舰战斗部引信起爆控制的必要参数。

由于海上实船打靶试验是一个复杂的系统作用过程，涉及到导弹从发射、巡航、命中等环节，导弹命中靶船弹着点位置的散布性较大，要准确获取弹着点位置信息难度较大，国内对于靶船弹着点位置的获取，还没有形成成熟、可靠的手段或方法。目前，海上靶船试验中，获取弹着点的方法主要有两种，一是采用实时的视频录像的方法，通过安装于靶船上的摄像机，获取战斗部着靶过程的影像数据，以无线传输方式或暂存于靶船的存储器中，实时或事后分析影像数据，得到弹着点的位置坐标；另一方法是在靶船上布设网靶，通过网靶上经线和纬线的断通信号，判定导弹战斗部位置信息。前一方法，受试验经费及测试设备能否可靠回收等的限制，摄相机一般采用价格低廉的低速相机，帧频范围大约20-30帧/s，相对于超高音速战斗部，比如导弹末端速度约2～3马赫时，有限的图像一般很难捕获到弹着点位置图像信息，并且受船体结构对摄像机安装位置限制，海浪、海风对摄像机安装结构稳定性的影响，获取到的弹着点图像主要为靶船船舷侧向影像，也是很难准确获取战斗部弹着点位置影像数据；后一种方法，由于网靶测量线路比较复杂性，加上靶船在海上航行过程中网靶导线易于被大风、海浪的冲击影响，测量线路易于被损坏，测量数据的可靠性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于反舰战斗部撞击靶船产生的加速度特性，通过对获取加速度数据和测点位置数据，得到弹着点位置坐标信息。本发明的靶船弹着点位置测量方法包括以下步骤：

步骤一：在试验靶船上，确定加速度测点位置

在靶船侧舷板面的一条水平线上，确定加速度测点位置。加速度测点数量一般不少于5个，布设于靶船船长1/5-4/5的范围。

步骤二：确定靶船侧舷板的坐标原点，测量并记录各测点的位置坐标

选取靶船侧舷水线的起点或终点，或者其他位置，作为侧舷板的坐标原点(0，0)，测量并记录各测量点的位置坐标。

步骤三：确定基准测点，计算其它测点与基准测点的间距

以测量点中的一个测点为基准点，标记为测点P，按照各测点的坐标，计算其它测点与基准测点P之间的间距；

步骤四：布设加速度传感器，调试测试系统

在靶船的测点位置，布设加速度传感器、适配器，在靶船安全位置布设数据采集存储器。连接测试系统各组成部件，进行系统联调，状态完好后，将测试系统设置为等待触发状态；

步骤五：反舰战斗部打击靶船后，处理获取的加速度信号数据，得到各测点加速度起振时刻的时间；然后，按照公式(1)计算各测点加速度信号起振时刻与基准测点加速度起振时刻的时间差Δt_X-P：

Δt_X-P＝t_X-t_P (1)

式中，t_P表示基准测点加速度信号到达时刻时间，t_X表示其他测点加速度信号到达时刻时间，X表示其它测点标号，如X_m、X_k；

步骤六：依据靶船毁伤效果，初步判断弹着点位置，建立弹着点与测点的位置关系；按照公式(2)，计算弹着点到各测点与到基准点P的距离差：

X_nX＝υ·|Δt_X-P| (2)

式中，υ为应力波在钢板中的传播速度，υ＝5200m/s；X_nX为弹着点到测点X与到基准点的距离差；

步骤七：除基准测点P外，其余各测点两两配对，按照弹着点、两个配对测点、基准测点的几何关系：

O₁O²＝O₁P²-OP² (3)

O₁O²＝(O₁P±X_m1X_m)²-(PX_m+OP)² (4)

O₁O²＝(O₁P±X_k1X_k)²-(PX_k+OP)² (5)

式中，m、k为其中的任意两个配对测点，O₁为弹着点，O为弹着点到测点连线线的垂足；X_m1X_m、X_k1X_k分别为弹着点到测点m、k与到基准点的距离差，当Δt_X-P为不小于零时，式(4)、(5)取加号，反之取减号；

联立公式(3)、(4)、(5)，计算得到O₁P、OP的距离；

参照此方法，设置不同的基准点P₂…，按照弹着点、其它两两配对测点、基准点的位置关系，得到O₁P、OP长度的一组{(O₁P,OP)、(O₁P₂,OP₂)、...}数据；

步骤八：将得到的一组O₁P、OP长度数据带入公式(6)，计算弹着点坐标：

式中，分别表示弹着点、基准测点P的坐标；

以此类推，计算得到的一组弹着点坐标值取平均值为弹着点位置坐标。

本发明的优点：

(1)本发明依据各测点获取的战斗部撞击靶船产生的冲击加速度信号，结合弹着点与测点间的位置关系，得到弹着点位置信息，该方法测量系统组成简单、操作快捷方便；且测量系统为常规的数据采集仪器设备，测试成本低廉；

(2)本发明使用的测试传感器、二次仪表布设于舰船舱室内部，不受海上风浪冲击的影响，获取数据的可靠性较高；

(3)本发明获取的加速度信号，是战斗部爆炸前的结构振动信号，不受后续战斗部爆炸后对结构振动信号的影响，因此，获取的测量数据的准确度高，得到的弹着点位置的精度较高。

该方法已成功应用于某反舰战斗部打击实船靶的海上试验中，取得了有效试验数据，通过试验分析，得到了弹着点位置信息，某测点获取的战斗部撞击靶船的加速度信号如图4所示。

附图说明

图1是靶船加速度测点布设示意图。

图2是本发明布设的加速度测点在弹着点一侧的位置关系图。

图3是本发明布设的加速度测点在弹着点两侧的位置关系图。

图4某海上试验靶船侧舷某测点测量的战斗部撞击靶船的加速度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

参见图2，按照上述技术方案，本发明的一种反舰战斗部实船打靶弹着点位置的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：在试验靶船上，确定加速度测点位置

在靶船侧舷板的一条水平线上，确定加速度测点位置。为了可靠的获取测量数据，测量点应多布设，一般测点数量不少于5个。依据弹着点的散布规律，一般主要分布于船舯区域，因此，加速度测点主要布设于靶船船长1/5-4/5的范围内。

步骤二：确定靶船侧舷坐标原点，测量各测点的位置坐标

选取靶船侧舷水线起点、终点或其他位置，作为侧舷板的坐标原点(0，0)，测量并记录各测点的位置坐标，测点坐标数值精度为0.01m，如X₁、X₂、X₃等测点。

步骤三：确定基准测点，计算各测点与基准测点的间距

以其中一个测量点为基准点，标记为P，按照坐标位置，计算X₁、X₂、X₃等测点与基准测点P之间的间距；

步骤四：布设加速度传感器，调试测试系统

在靶船的测点位置，布设加速度传感器及适配器，在靶船安全位置布设数据采集存储器或信号存储发射器。联接测试系统各组成部分，进行系统联调，系统的触发源设置为以加速度传感器输出信号为触发源的内触发，或其它触发方式；系统正常后，将测试系统设置为等待触发状态。

依据反舰战斗部火箭橇动爆等效船舱试验结果，战斗部着靶时产生的撞击加速度大约15000g，因此，加速度传感器选用量程大于20000g的冲击加速度传感器。

步骤五：反舰战斗部打击靶船后，回收数据存储器，分析处理各测点的加速度信号数据，得到测点X₁、X₂、…X_n等加速度起振时刻的时间t₁、t₂、…t_n等；然后，按照公式(1)，计算各测点加速度信号起振时刻与基准测点t_P加速度起振时刻的时间差Δt_X-P:

Δt_X-P＝t_X-t_P (1)

式中，t_P表示基准测点加速度信号到达时刻时间，t_X表示其他测点加速度信号到达时刻时间，X表示其它测点标号，如测点X_m、X_k；

步骤六：依据靶船毁伤效果，初步判断弹着点位置，建立弹着点与测点的位置关系；按照公式(2)，计算弹着点到各测点与到基准点P的距离差：

X_nX＝υ·|Δt_X-P| (2)

式中，υ为应力波在钢板中的传播速度，υ＝5200m/s；X_nX为弹着点到测点X与到基准点的距离差；

步骤七：除基准测点P外，其余各测点两两配对，按照弹着点、两个配对测点、基准测点的几何关系：

O₁O²＝O₁P²-OP² (3)

O₁O²＝(O₁P+X_m1X_m)²-(PX_m+OP)² (4)

O₁O²＝(O₁P+X_k1X_k)²-(PX_k+OP)² (5)

式中，m、k为其中的任意两个配对测点，O₁为弹着点，O为弹着点到测点连线线的垂足；X_m1X_m、X_k1X_k分别为弹着点到测点m、k与到基准点的距离差。

联立公式(3)、(4)、(5)，计算得到O₁P、OP的距离；

参照此方法，设置不同的基准点P₂…，按照弹着点、其它两两配对测点、基准点的位置关系，得到O₁P、OP长度的一组{(O₁P,OP)、(O₁P₂,OP₂)、...}数据；

步骤八：将得到的一组O₁P、OP长度数据带入公式(6)，计算弹着点的坐标：

式中，分别表示弹着点、基准测点P的坐标；

以此类推，计算得到的一组弹着点坐标值取平均值为弹着点位置坐标。

实施例2

参见图3，按照上述技术方案，本发明的一种反舰战斗部实船打靶弹着点位置的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：在试验靶船上，确定加速度测点位置

在靶船侧舷板的一条水平线上，确定加速度测点位置。为了可靠的获取测量数据，测量点应多布设，一般测点数量不少于5个。依据弹着点的散布规律，一般主要分布于船舯区域，因此，加速度测点主要布设于靶船船长1/5-4/5的范围内。

步骤二：确定靶船侧舷坐标原点，测量各测点的位置坐标

选取靶船侧舷水线起点、终点或其他位置，作为侧舷板的坐标原点(0，0)，测量并记录各测点的位置坐标，测点坐标数值精度为0.01m，如图1中的X₁、X₂、X₃等测点。。

步骤三：确定基准测点，计算各测点与基准测点的间距

以其中一个测量点为基准点，标记为P，按照坐标位置，计算X₁、X₂、X₃等测点与基准测点P之间的间距；

步骤四：布设加速度传感器，调试测试系统

在靶船的测点位置，布设加速度传感器及适配器，在靶船安全位置布设数据采集存储器或信号存储发射器。联接测试系统各组成部分，进行系统联调，系统的触发源设置为以加速度传感器输出信号为触发源的内触发，或其它触发方式；系统正常后，将测试系统设置为等待触发状态。

依据反舰战斗部火箭橇动爆等效船舱试验结果，战斗部着靶时产生的撞击加速度大约15000g，因此，加速度传感器选用量程大于20000g的冲击加速度传感器。

步骤五：计算各测点加速度信号到达时间与基准点加速度信号到达时间差

反舰战斗部打击靶船后，回收数据存储器，分析处理各测点的加速度信号数据，得到测点X₁、X₂、…X_n等加速度起振时刻的时间t₁、t₂、…t_n等；然后，按照公式(1)，计算各测点加速度信号起振时刻与基准测点t_P加速度起振时刻的时间差Δt_X-P:

Δt_X-P＝t_X-t_P (1)

式中，t_P表示基准测点加速度信号到达时刻时间，t_X表示其他测点加速度信号到达时刻时间，X表示其它测点标号，如测点X_m、X_k等；

步骤六：依据靶船毁伤效果，初步判断弹着点位置，建立弹着点与测点的位置关系；按照公式(2)，计算弹着点到各测点与到基准点P的距离差：

X_nX＝υ·|Δt_X-P| (2)

式中，υ为应力波在钢板中的传播速度，υ＝5200m/s；X_nX为弹着点到测点X与到基准点的距离差；

步骤七：除基准测点P外，其余各测点两两配对，按照弹着点、两个配对测点、基准测点的几何关系：

O₁O²＝O₁P²-OP² (3)

O₁O²＝(O₁P-X_m1X_m)²-(PX_m+OP)² (4)

O₁O²＝(O₁P-X_k1X_k)²-(PX_k+OP)² (5)

式中，m、k为其中的任意两个配对测点，O₁为弹着点，O为弹着点到测点连线线的垂足；X_m1X_m、X_k1X_k分别为弹着点到测点m、k与到基准点的距离差。

联立公式(3)、(4)、(5)，计算得到O₁P、OP的距离；

参照此方法，设置不同的基准点P₂…，按照弹着点、其它两两配对测点、基准点的位置关系，得到O₁P、OP长度的一组{(O₁P,OP)、(O₁P₂,OP₂)、...}数据；

步骤八：将得到的一组O₁P、OP长度数据带入公式(6)，计算弹着点的坐标：

式中，分别表示弹着点、基准测点P的坐标；

以此类推，计算得到的一组弹着点坐标值取平均值为弹着点位置坐标。

Claims (4)

1.一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法，其特征在于，该测量方法包括如下步骤：

步骤一：在试验靶船侧舷板的一条水平线上，确定加速度测点位置，测点数量不少于5个；

步骤二：选取试验靶船侧舷板上水线的起点或终点作为坐标原点，测量并记录各测量点的位置坐标；

步骤三：以测量点中的一个测点为基准点，标记为P，计算其它测量点与基准测点P之间的间距；

步骤四：在试验靶船的测点位置，布设加速度传感器、适配器，在试验靶船安全位置布设数据采集存储器；连接测试系统各组成部件，进行系统联调，系统的触发方式设置为以加速度传感器输出信号为触发源的内触发方式；系统状态正常后，将测试系统设置为等待触发状态；

步骤五：反舰战斗部打击靶船后，处理获取的加速度信号数据，得到各测点加速度起振时刻的时间；然后，按照公式(1)计算各测点加速度信号起振时刻与基准测点加速度起振时刻的时间差△t_X-P：

△t_X-P＝t_X-t_P (1)

式中，t_P表示基准测点加速度信号到达时刻时间，t_X表示其他测点加速度信号到达时刻时间，X表示其它测点标号，如X_m、X_k；

步骤六：依据靶船毁伤效果，初步判断弹着点位置，建立弹着点与测点的位置关系；按照公式(2)，计算弹着点到各测点与到基准点P的距离差：

X_nX＝υ·|△t_X-P| (2)

式中，υ为应力波在钢板中的传播速度；X_nX为弹着点到测点X与到基准点的距离差；

步骤七：除基准测点P外，其余各测点两两配对，按照弹着点、两个配对测点、基准测点的几何关系：

O₁O²＝O₁P²-OP² (3)

O₁O²＝(O₁P±X_m1X_m)²-(PX_m+OP)² (4)

O₁O²＝(O₁P±X_k1X_k)²-(PX_k+OP)² (5)

式中，m、k为其中的任意两个配对测点，O₁为弹着点，O为弹着点到测点连线线的垂足；

X_m1X_m、X_k1X_k分别为弹着点到测点m、k与到基准点的距离差，当△t_X-P为不小于零时，式(4)、(5)取加号，反之取减号；

联立公式(3)、(4)、(5)，计算得到O₁P、OP的距离；

参照此方法，设置不同的基准点P₂…，按照弹着点、其它两两配对测点、基准点的位置关系，得到O₁P、OP长度的一组{(O₁P,OP)、(O₁P₂,OP₂)、...}数据；

步骤八：将得到的一组O₁P、OP长度数据带入公式(6)，计算弹着点的坐标：

式中，(X_P,Y_P)分别表示弹着点、基准测点P的坐标；

以此类推，计算得到的一组弹着点坐标值取平均值为弹着点位置坐标。

2.如权利要求1所述的一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法，其特征在于，所述的加速度信号达到时间表征战斗部撞击试验靶船产生的应力波传播到测量点的到达时间；

3.如权利要求1所述的一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法，其特征在于，所述的加速度测点布设在靶船侧舷的船长1/5-4/5的范围内；

4.如权利要求1所述的一种反舰战斗部打击靶船弹着点位置的测量方法，其特征在于，所述的加速度传感器为高冲击加速度计，量程大于20000g。