CN109813177B - 一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，包括分布在各个发射阵地的间瞄武器；及设置于间瞄武器处的间瞄武器模拟器；及用于将间瞄武器模拟器数据传递至导调控制中心的无线数据网络；及与无线数据网络通信的导调控制中心；上述导调控制与对抗评估方法具体如下：第一步，模拟训练设备布置，第二步，间瞄武器数据传递，第三步，数据解析和打击评估；本发明提出了一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统，不仅能提高间瞄武器模拟训练过程监控的实时性，还有助于提高以打击精度为评估指标的操作训练水平，还可极大提高指战员之间的战术协同能力、装备的综合运用能力和作战对抗的心理承受能力。

Description

一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统

技术领域

本发明涉及一种间瞄武器训练方法和系统，具体涉及一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统，属于间瞄武器训练设备技术领域。

背景技术

间瞄武器是指武器瞄准点和目标不在一条直线上的武器，间瞄武器弹丸的飞行轨迹为弧度很大的弧线，基本为抛物线；火炮本身的瞄准基线和目标根本不在一条直线上，并且炮手也看不到目标，完全是弹道射击；需要进行弹道解算，根据炮弹的弹道来确定计算炮口抬高的角度，使炮弹呈抛物线方式运动，从而命中目标，如迫击炮、榴弹炮、加榴炮、迫榴炮、火箭炮；目前间瞄武器的操作训练，主要采用两种方式进行，一种是采用真实炮弹进行实弹射击，以此培养士兵实战场景下的实际操作能力；另一种方法是采用金属或非金属材质的间瞄武器和炮弹的等比例或缩小比例实物模型，进行基本的结构学习和操作流程训练；这两种模式存在如下不足：基于特殊材质生产的实物模型，与实装差距大，逼真性差，训练过程沉浸感不好，训练效果不佳；而采用实装实弹训练，安全风险大，耗费大；它们均不能很好的满足实战场景下间瞄武器的实兵对抗训练；为此，在间瞄武器模拟训练领域，迫切需要一种可应用在实战场景下，能实时监控间瞄武器的模拟训练过程，并可对间瞄武器的打击效果进行定量评估的方法和手段。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统，不仅能提高间瞄武器模拟训练过程监控的实时性，还有助于提高以打击精度为评估指标的操作训练水平，还可极大提高指战员之间的战术协同能力、装备的综合运用能力和作战对抗的心理承受能力。

本发明的间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，包括分布在各个发射阵地，用于模拟弹丸发射的间瞄武器；

及设置于间瞄武器处，用于采集弹丸数据及发射状态数据的间瞄武器模拟器；

及用于将间瞄武器模拟器数据传递至导调控制中心的无线数据网络；

及与无线数据网络通信，通过无线数据网络链路实时传输数据，将间瞄武器模拟器依次解析间瞄武器的发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行估计，进而对打击效果进行评估的导调控制中心；

所述间瞄武器模拟器包括发射阵地模拟器、炮观模拟器和气象条件检测装置；所述发射阵地模拟器包括主机和阵地PDA；所述主机包括主机壳体；及安装于主机壳体内侧的发射阵地电控模块；所述主机壳体固定于环形夹具其安装平台上；所述环形夹具安装于间瞄武器外环；所述发射阵地电控模块包括单片机最小系统构成的发射主机MCU；该系列单片机具有功耗低、稳定性高、接口配置灵活；

及与发射主机MCU通信的定位定高模块；所述定位定高模块为获得炮阵地坐标和高程的卫星定位模块和高度计；所述高度计由气压传感器构成，所述卫星定位模块定位方式为卫星差分定位；间瞄武器定位模块采用卫星定位方式，与高度计共同作用，获得(X_P,Y_P,H_P)，作为炮阵地坐标和高程，定位精度＜1m；正常定位方式无法满足精度要求，需要采用差分定位的方式；高度计使用气压传感器实现，结合卫星差分定位，用于提高高程定位精度；

及与发射主机MCU通信，用于检测间瞄武器身管的倾角和射向F_j(mil)，从而获取间瞄武器射角射向的射角射向检测模块；所述射角射向检测模块包括9轴运动传感器模块，且与卫星定位模块集成，固定于间瞄武器身管炮口位置；

及与发射主机MCU通信的无线通信模块；所述无线通信模块包括用于炮观、阵地和主控之间的数据通信，以及气象数据接收，通信距离大于10km，采用433MHz载波无线收发LoRa通信的远距离无线通信模块，其抗干扰和绕射能力强；

及用于模拟弹、主机与PDA之间通信，以及接收地雷无线打击信息，同时用于发射阵地模拟器与炮班人员连接，通信距离大于20m的近距离无线通信模块；

及与发射主机MCU通信，用于与导调中心通信，传递身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、气象、伤亡状态、位置、交战事件信息，同时传输弹着点、飞行时间、毁伤距离信息，从主控接收炮观录入气象条件及从炮观到主控到阵地的弹道条件的4G通信模块；所述4G通信模块由4G通信组件构成；

及与发射主机MCU通信，用于接收激光打击信息的激光接收模块；

及与发射主机MCU通信，用于模拟发射时的声光效应，在受到打击时，用于报警和发声提示的声光烟装置；所述声光烟装置包括与发射主机MCU通信的LED驱动模块和语音芯片驱动模块；所述LED驱动模块和语音芯片驱动模块分别电连接高亮LED和支持研发录入音频数据，基于OTP语音芯片或外挂flash语音芯片构成的发声模块；所述发射主机MCU还通信连接有用于显示毁伤状态发烟罐接口；

及与发射主机MCU通信的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池，及与电池电连接的电源转换电路，所述电池通过电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；所述电源转换电路转换电压采用LDO稳压器；

及与发射主机MCU通信的存储模块；用于存储身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、伤亡状态、位置和交战事件的存储模块；所述存储模块为铁电存储器；

所述模拟弹包括模拟弹壳；及固定于模拟弹壳尾部的弹射机构；及安装于模拟弹壳上的模拟弹电控模块；所述模拟弹电控模块包括单片机最小系统构成的模拟弹MCU；

及与模拟弹MCU通信，检测击发动作，并将击发动作转化为电信号，通知模拟弹MCU进行击发动作数据处理的击发检测装置；检测击发动作，并将击发动作转化为电信号，通知模拟弹MCU进行相应击发动作数据处理；击发检测可通过固定在模拟弹内的复位开关或霍尔传感器，采用磁场干扰来实现检测；也可采用炮口磁电感应的方式检测；

及与模拟弹MCU通信，完成弹种选择、剩余弹量显示、装药号选择、药温设定、初速偏差显示或设定、弹重符号显示的OLED显示屏及操作按键；

及与模拟弹MCU通信，通过近距离无线通信与发射阵地的主机和PDA通信，将发射弹种、装药号、药温、弹重符号、引信装定、初速偏差等信息发送给发射阵地PDA的近距离无线通信模块；

及给整机供电的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池和电源转换电路，电池采用电池组提供电源，经电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；

所述弹射机构包括设置于模拟弹壳其尾管内的发射件；所述发射件包括弹簧弹射器、火药发射器、气动发射器或电磁弹射器中的一种；

所述阵地PDA通过内部集成的WIFI和蓝牙模块获取发射阵地主机及模拟弹发送的定位、射角射向和气象诸元信息，所述阵地PDA内部集成有用于获取的信息进行弹着点和飞行时间解算、毁伤距离解算的军演解算模块，所述阵地PDA还设置有计算所需数据录入系统；由于间瞄武器射速快、弹药发射数量多，弹着点及飞行时间、毁伤解算在发射阵地实现，由发射阵地配备的PDA或主机解算；

所述炮观模拟器为用于显示弹着点和部分射击诸元录入的录入显示设备；所述录入显示设备为PDA和单兵穿戴器材构成；录入显示设备显示弹着点，特别是当弹药未毁伤目标，或虽毁伤目标，但目标无光烟显示时，观察所无法获得弹着点位置；部分射击诸元录入：测地诸元、气象条件和初速偏差；采用PDA和单兵穿戴器材的形式，利用单兵通信接收导控或炮阵地发来的弹着点位置信息，传输给PDA，按预定时间显示在PDA的数字地图上，并给出弹着点的坐标(X_Z,Y_Z,H_Z)，根据观察所的坐标(用人员坐标)，给出观炸方向、观炸距离、观炸高低角等；还可显示目标伤亡情况；单兵(侦察兵)穿戴器材接收激光、地雷无线电的打击，通过单兵指示灯、扬声器和发烟罐显示毁伤情况，能防作弊；通过PDA录入部分射击诸元；

所述气象条件检测装置包括气象主控CPU；及与气象主控CPU通信的气温和气压传感器和风向风速传感器；及与主控CPU电连接，用于将采集数据发送到发射阵地模拟器及炮观模拟器的远距离无线通信模块或4G通信模块；及用于显示和气象条件主动录入的OLED显示屏和操作按键；根据间瞄武器的特点，气象条件设置以下模式：根据气象通报手动输入模式(1111气象通报)；自动接收气象通报模式(5555气象通报)；手动输入部队测量的简易气象模式；系统自动检测模式，气象条件检测装置用于检测气温、气压、风向、风速，采用在阵地处一定区域独立设置，通过远距离无线通信或4G通信方式发送气象信息；发射阵地模拟器计算弹着点所用“气温、气压、风向、风速”，默认采用气象通报的形式(手动输入或自动接收)；当无气象通报时，一是采用部队测量的简易气象数据，二是采用“气象条件检测装置”的检测数据(自动接收)。

作为优选的实施方案，所述近距离无线通信模块为WIFI集成模块、蓝牙集成模块或Zigbee集成模块中的至少一种；所述WIFI集成模块和蓝牙集成模块直接与当前系统中PDA内部集成的WIFI和蓝牙模块通信，所述蓝牙集成模块为蓝牙5.0版本的集成模块。

作为优选的实施方案，所述环形夹具其安装平台上设置有调平装置或电子调平模块。

作为优选的实施方案，所述射角射向检测模块还包括固定于瞄具上的绝对值编码器；单使用运动传感器容易受到周边金属物体影响，检测精度能达到0.8mil；而绝对值编码器是通过转动输出脉冲来计算转动角度的装置，绝对值编码器使用时需要固定在瞄具上，在瞄具调整时，可测量出调整角度；为了实现高精度检测，可采用两者结合测量的方式，以绝对值编码器测量角位移，运动传感器实现校准和防作弊功能。

一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法，所述方法具体如下：

第一步，模拟训练设备布置，间瞄武器实装分布在演练场的指定阵地，导调控制中心部署在间瞄武器阵地的后方；

第二步，间瞄武器数据传递，间瞄武器的每次发射状态参数通过间瞄武器模拟器其无线数据传输链路实时传输给导调控制中心；

第三步，数据解析和打击评估；间瞄武器模拟器依次解析间瞄武器的发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行预估，进而对打击效果进行评估。

作为优选的实施方案，所述弹着点的理论坐标，并根据散布情况进行弹着点随机化，提高与实际的符合程度。作为优选的实施方案，所述打击效果进行评估具体为：基于不同引信打击效果、杀伤半径和目标属性进行综合评估，来预测间瞄武器的毁伤效果，完成真实和定量地评估间瞄武器的实战对抗数据。

本发明与现有技术相比较，本发明的间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法和系统；采用了分布式、汇流型的间瞄武器实兵对抗模拟训练导调控制体系框架，解决了演练场间瞄武器模拟训练难以全过程监控的问题；采用基于实测发射数据+弹道模型解算的弹着点精确估计方法，解决了间瞄武器模拟发射弹着点难以准确估计的问题；采用基于装定引信、杀伤半径和目标属性的间瞄武器打击效果综合评估方法，解决了间瞄武器在不发射实弹的情况下，不能对打击效果进行定量评估的问题。

附图说明

图1为本发明的导调控制示意图。

图2为本发明的发射阵地电控模块框图。

图3为本发明的主机工作流程框图。

图4为本发明的模拟弹电控模块框图。

图5为本发明的模拟弹模块设置参数结构示意图。

图6为本发明的模拟弹电控模块工作流程图。

图7为本发明的发射阵地PDA界面参数设置示意图。

图8为本发明的炮观PDA界面参数设置示意图。

图9为本发明的气象条件检测电控模块框图。

图10为本发明的近距离无线通信模块通信对象示意图。

图11为本发明的远距离无线通信模块通信对象示意图。

图12本发明的修正项偏差量和修正量示意图。

图13本发明的弹道条件和气象条件等偏差对射击的影响及修正符号规定示意图。

图14本发明的射表格式示意图。

图15本发明的不同海拔高度射示意图。

图16本发明的炮目高差修正量示意图。

图17本发明的迫击炮弹毁伤解算结果示意图。

图18冲击波对暴露人员的损伤程度示意图。

图19本发明的建筑构件的易损性示意图。

图20本发明的建筑物结构固有振动周期与破坏载荷示意图。

图21本发明的冲击波对建筑结构的毁伤示意图。

图22本发明的冲击波对车辆的毁伤示意图。

图23本发明的冲击波对地面武器、技术装备的毁伤示意图。

图24本发明的破片对目标的毁伤标准示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，包括分布在各个发射阵地，用于模拟弹丸发射的间瞄武器；

及设置于间瞄武器处，用于采集弹丸数据及发射状态数据的间瞄武器模拟器；

及用于将间瞄武器模拟器数据传递至导调控制中心的无线数据网络；

及与无线数据网络通信，通过无线数据网络链路实时传输数据，间瞄武器模拟器解析发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行估计，进而对打击效果进行评估的导调控制中心；

所述间瞄武器模拟器包括发射阵地模拟器、炮观模拟器和气象条件检测装置；所述发射阵地模拟器包括主机和阵地PDA；

所述主机包括主机壳体；及安装于主机壳体内侧的发射阵地电控模块；所述主机壳体固定于环形夹具其安装平台上；所述环形夹具安装于迫击炮外环；

如图2所示的所述发射阵地电控模块为单片机最小系统构成的发射主机MCU；该系列单片机具有功耗低、稳定性高、接口配置灵活；

及与发射主机MCU通信的定位定高模块；所述定位定高模块为获得炮阵地坐标和高程的卫星定位模块和高度计；所述高度计由气压传感器构成，所述卫星定位模块定位方式为卫星差分定位；迫击炮定位模块采用卫星定位方式，与高度计共同作用，获得(X_P,Y_P,H_P)，作为炮阵地坐标和高程，定位精度＜1m；正常定位方式无法满足精度要求，需要采用差分定位的方式；高度计使用气压传感器实现，结合卫星差分定位，用于提高高程定位精度；

及与发射主机MCU通信，用于检测迫击炮身管的倾角和射向F_j(mil)，从而获取迫击炮射角射向的射角射向检测模块；所述射角射向检测模块包括9轴运动传感器模块，且与卫星定位模块集成，固定于迫击炮身管炮口位置；

及与发射主机MCU通信的无线通信模块；所述无线通信模块包括用于炮观、阵地和主控之间的数据通信，以及气象数据接收，通信距离大于10km，采用433MHz载波无线收发LoRa通信的远距离无线通信模块，其抗干扰和绕射能力强；及用于模拟弹、主机与PDA之间通信，以及接收地雷无线打击信息，同时用于发射阵地模拟器与炮班人员连接，通信距离大于20m的近距离无线通信模块；

及与发射主机MCU通信，用于与导调中心通信，传递身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、气象、伤亡状态、位置、交战事件信息，同时传输弹着点、飞行时间、毁伤距离信息，从主控接收炮观录入气象条件及从炮观到主控到阵地的弹道条件的4G通信模块；所述4G通信模块由4G通信组件构成；

及与发射主机MCU通信，用于接收激光打击信息的激光接收模块；

及与发射主机MCU通信，用于模拟发射时的声光效应，在受到打击时，用于报警和发声提示的声光烟装置；所述声光烟装置包括与发射主机MCU通信的LED驱动模块和语音芯片驱动模块；所述LED驱动模块和语音芯片驱动模块分别电连接高亮LED和支持研发录入音频数据，基于OTP语音芯片或外挂flash语音语音芯片构成的发声模块；所述发射主机MCU还通信连接有用于显示毁伤状态发烟罐接口；

及与发射主机MCU通信的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池，及与电池电连接的电源转换电路，所述电池通过电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；所述电源转换电路转换电压采用LDO稳压器；

及与发射主机MCU通信的存储模块；用于存储身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、伤亡状态、位置和交战事件的存储模块；所述存储模块为铁电存储器；

如图3所示，主机工作过程为：初始化，电源和通信进行自检，自检未通过提示自检故障，自检通过先进行卫星定位，获取地理坐标；接着进行近距离通信检测，近距离没有信号时，检测4G通信模块，4G通信模块没有信号时，检测远距离通信模块；远距离通信模块没有信号时，返回重新进行检测，当检测到4G通信模块或远距离信号时，判断是否有气象信息，有的话进行存储并返回，没有则判断是否进行差分定位，如果有定位数据，则计算差分坐标数据并返回；没有则判断是否有被毁伤信息，有则显示毁伤状态并返回，没有则直接返回，如果有近距离通信信号，则判断是否有校准命令，有则发送射角射向数据，没有则判断是否有发射信号，有则发送定位、射角射向和气象信息，没有则判断是否有雷无线杀伤，有则显示毁伤状态，没有则返回。

如图4和图5所示，所述间瞄武器为模拟弹；所述模拟弹包括模拟弹壳；及固定于模拟弹壳尾部的弹射机构；及安装于模拟弹壳上的模拟弹电控模块；所述模拟弹电控模块包括由PIC24系列单片机最小系统构成的模拟弹MCU；

及与模拟弹MCU通信，检测击发动作，并将击发动作转化为电信号，通知模拟弹MCU进行击发动作数据处理的击发检测装置；检测击发动作，并将击发动作转化为电信号，通知模拟弹MCU进行相应击发动作数据处理；击发检测可通过固定在模拟弹内的复位开关或霍尔传感器，采用磁场干扰来实现检测；也可采用炮口磁电感应的方式检测；

及与模拟弹MCU通信，完成弹种选择、剩余弹量显示、装药号选择、药温设定、初速偏差显示或设定、弹重符号显示的OLED显示屏及操作按键；

及与模拟弹MCU通信，通过近距离无线通信与发射阵地的主机和PDA通信，将发射弹种、装药号、药温、弹重符号、引信装定、初速偏差等信息发送给发射阵地PDA的近距离无线通信模块；

及给整机供电的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池和电源转换电路，电池采用18650电池组提供电源，经电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；

所述弹射机构包括设置于模拟弹壳其尾管内的发射件；所述发射件包括弹簧弹射器、火药发射器、气动发射器或电磁弹射器中的一种；

如图6所示，模拟弹电控模块工作时，先进行初始化，对电源和各模块进行通信自检；自检通过及进行实时检测是否有击发动作；没有检测通过，则提示故障信息；当检测到击发信息后，击发检测装置将信息送到模拟弹MCU；模拟弹MCU将设定数据发送到PDA；当没有检测到击发信息时，判断是否进行内通信，没有通信则检测是否按键操作，没有按键操作则返回，有按键操作，则判断是否切换弹种和装弹量；如果有内通信，则输入装弹信息；

如图7所示，所述阵地PDA通过内部集成的WIFI和蓝牙模块获取发射阵地主机及模拟弹发送的定位、射角射向和气象诸元信息，所述阵地PDA内部集成有用于获取的信息进行弹着点和飞行时间解算、毁伤距离解算的军演解算模块，所述阵地PDA还设置有计算所需数据录入系统；由于迫击炮射速快、弹药发射数量多，弹着点及飞行时间、毁伤解算在发射阵地实现，由发射阵地配备的PDA解算；

如图8所示，所述炮观模拟器为用于显示弹着点和部分射击诸元录入的录入显示设备；所述录入显示设备为PDA和单兵穿戴器材构成；录入显示设备显示弹着点，特别是当弹药未毁伤目标，或虽毁伤目标，但目标无光烟显示时，观察所无法获得弹着点位置；部分射击诸元录入：测地诸元、气象条件和初速偏差；采用PDA和单兵穿戴器材的形式，利用单兵通信接收主控或炮阵地发来的弹着点位置信息，传输给PDA，按预定时间显示在PDA的数字地图上，并给出弹着点的坐标(X_Z,Y_Z,H_Z)，根据观察所的坐标(用人员坐标)，给出观炸方向、观炸距离、观炸高低角等；还可显示目标伤亡情况；单兵(侦察兵)穿戴器材接收激光、地雷无线电的打击，通过单兵指示灯、扬声器和发烟罐显示毁伤情况，能防作弊；通过PDA录入部分射击诸元；

如图9所示，所述气象条件检测装置包括气象主控CPU；及与气象主控CPU通信的气温和气压传感器和风向风速传感器；及与主控CPU电连接，用于将采集数据发送到发射阵地模拟器及炮观模拟器的远距离无线通信模块或4G通信模块；及用于显示和气象条件主动录入的OLED显示屏和操作按键；根据迫击炮的特点，气象条件设置以下模式：根据气象通报手动输入模式(1111气象通报)；自动接收气象通报模式(5555气象通报)；手动输入部队测量的简易气象模式；系统自动检测模式，气象条件检测装置用于检测气温、气压、风向、风速，采用在阵地处一定区域独立设置，通过远距离无线通信或4G通信方式发送气象信息；发射阵地模拟器计算弹着点所用“气温、气压、风向、风速”，默认采用气象通报的形式(手动输入或自动接收)；当无气象通报时，一是采用部队测量的简易气象数据，二是采用“气象条件检测装置”的检测数据(自动接收)。

如图10和图11所示，无线通信模块包括远距离无线通信模块和近距离无线通信模块；近距离无线通信模块通信距离≥20m，用于发射阵地模拟器各模块之间的通信，其具体通信内容如图9所示，所述远距离无线通信模块通信距离≥10km，用于发射阵地模拟器、炮观模拟器、气象条件检测装置和主控(导调处)之间的通信，其具体通信内容如图10所示，

再一实施例中，所述近距离无线通信模块为WIFI集成模块、蓝牙集成模块或Zigbee集成模块中的至少一种；所述WIFI集成模块和蓝牙集成模块直接与当前系统中PDA内部集成的WIFI和蓝牙模块通信，所述蓝牙蓝牙集成模块为蓝牙5.0版本的集成模块。

再一实施例中，所述环形夹具其安装平台上设置有调平装置或电子调平模块。

再一实施例中，所述射角射向检测模块还包括固定于瞄具上的绝对值编码器；单使用运动传感器容易受到周边金属物体影响，检测精度能达到0.8mil；而绝对值编码器是通过转动输出脉冲来计算转动角度的装置，绝对值编码器使用时需要固定在瞄具上，在瞄具调整时，可测量出调整角度；为了实现高精度检测，可采用两者结合测量的方式，以绝对值编码器测量角位移，运动传感器实现校准和防作弊功能。

再一实施例中，所述近距离无线通信模块为WIFI集成模块、蓝牙集成模块或Zigbee集成模块中的至少一种；所述WIFI集成模块和蓝牙集成模块直接与当前系统中PDA内部集成的WIFI和蓝牙模块通信，所述蓝牙蓝牙集成模块为蓝牙5.0版本的集成模块。

再一实施例中，所述环形夹具其安装平台上设置有调平装置或电子调平模块。

再一实施例中，所述射角射向检测模块还包括固定于瞄具上的绝对值编码器；单使用运动传感器容易受到周边金属物体影响，检测精度能达到0.8mil；而绝对值编码器是通过转动输出脉冲来计算转动角度的装置，绝对值编码器使用时需要固定在瞄具上，在瞄具调整时，可测量出调整角度；为了实现高精度检测，可采用两者结合测量的方式，以绝对值编码器测量角位移，运动传感器实现校准和防作弊功能。

一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估方法，所述方法具体如下：

第一步，模拟训练设备布置，间瞄武器实装分布在演练场的指定阵地，导调控制中心部署在迫击炮阵地的后方；

第二步，间瞄武器数据传递，间瞄武器的每次发射状态参数通过间瞄武器模拟器其无线数据传输链路实时传输给导调控制中心；

第三步，数据解析和打击评估；间瞄武器模拟器依次解析间瞄武器的发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行预估，进而对打击效果进行评估。

所述弹着点和飞行时间解算、毁伤距离解算具体如下：

如图12至图16所示，关于弹着点解算如下：

设炮阵地为P、观察所为G、目标为M、弹着点为Z，其坐标和高程分别用(X_P,Y_P,H_P)、(X_G,Y_G,H_G)、(X_M,Y_M,H_M)、(X_Z,Y_Z,H_Z)表示，之间的水平距离用D_PM、D_PZ、D_GM、D_GP等表示；

迫击炮决定射击开始诸元的方法有：目测法、简易法、精密法、成果法、转移射、弹测法等；射向包括集火射向、适宽射向或平行射向等；试射分为对目标试射和对试射点试射，根据能否测定炸点偏差量，试射分为偏差法和夹差法；效力射方法包括急促射、等速射、齐射、单发射等；射击时决定射击诸元的基本程序是：测地，测定炮目距离、炮目方向、炮目高差即根据测地距离，选择装药号数，依据海拔高度、装药号数选用射表机根据测地距离，查修正量(气温、气压、纵风、横风、弹重、药温、初速偏差等，不包括炮目高差修正)，确定开始距离、开始方向，开始距离＝测地距离+距离修正量，开始方向＝测地方向+方向修正量即根据开始距离，查取“开始距离相应的表尺”即根据炮目高差、“开始距离相应的表尺”，查取炮目高差修正量(表尺)即开始表尺＝“开始距离相应的表尺”+炮目高差修正量；如图11所示，根据迫击炮弹射表，修正项包括炮目高差、气温、气压、纵风、横风、弹重、药温、初速偏差，其中横风修正方向，其余均修正距离(表尺)；

对风的说明：设风向坐标方位角为α_w(风吹来方向相对正北的右旋角度)，风速为v_w，炮目坐标方位角为α_PM(炮目方向相对正北的右旋角度)，风角为α_PM-α_w；则纵风风速v_wz＝|v_wcos|α_PM-α_w||，α_PM-90°＜α_w＜α_PM+90°时为逆风，α_PM+90°＜α_w＜α_PM+270°时为顺风；横风风速v_wh＝|v_wsin|α_PM-α_w||，α_PM-180°＜α_w＜α_PM时向右吹，α_PM＜α_w＜α_PM+180°时向左吹；

对图13的射表查取的说明：查取时要参照射表的使用说明，此处额外说明如下：1)海拔高度按最邻近(0米、500米、1000米……)的原则选用射表；2)修正量采用插值的方法，即当射距离处于射表中两距离之间时，采用两距离修正量的插值；3)风的修正量选用靠近海拔的值(靠近0米、1500米、4500米)；4)根据开始距离查取“开始距离相应的表尺”，采用插值的方法；5)炮目高差修正量采用插值两次的方法，一次根据“开始距离相应的表尺”相邻两表尺插值，另一次根据炮目高差相邻的两高差插值；

设射角射向检测模块测得的表尺为BC_j(单位为分划，由射角检测角度转换而来，其转换关系式为：表尺分划数＝1750-射角密位数)，射向为F_j(单位为mil，由射向检测角度转换而来)；

1)根据武器、弹种、装药号数、海拔高度(选择靠近的高度)确定要查取的射表；

2)根据测得的表尺BC_j，由射表查取其所对应的射距离D_j；

3)用观察所或炮阵地PDA手动输入：目标点坐标(X_M,Y_M,H_M)，或炮目距离D_PM、目标高程H_M；

4)根据炮目距离D_PM、气温偏差Δt、气压偏差Δp、纵风w_z、横风w_h、弹重偏差、药温偏差Δt_y、初速偏差Δv₀，由射表查取相应修正量ΔD_t、ΔD_p、ΔD_wz、ΔF、ΔD_q、ΔD_ty、ΔD_v0；

5)计算开始距离：

6)由开始距离查取射表，获得“开始距离相应的表尺”BC_ks；

7)根据“开始距离相应的表尺”BC_ks、炮目高差ΔH_PM(ΔH_PM＝H_M-H_P)，由射表查取炮目高差修正量ΔB_H(分划)；

8)计算开始表尺：

9)计算开始方向：其中F_PM为目标测地方向；

10)计算检测出的表尺BC_j与开始表尺的差值，

11)由表尺差值ΔBC_jk，查取射表，获得由该差值导致的距离改变量ΔD_jk；

12)计算炮阵地到弹着点的距离，D_PZ＝D_PM+ΔD_jk；

13)计算弹着点解算坐标：

其中：

β——横风修正前迫击炮身管射向相对正北方向角度，从正北顺时针方向旋转，为射向检测模块所检测到的角度减去横风修正量；其暂未考虑高斯坐标，X坐标轴为东西方向，向东为正，Y坐标轴为南北方向，向北为正。而高斯坐标以南北为纵坐标轴X，东西为横坐标轴Y；

14)弹着点随机化：设弹着点解算坐标为(X_Zj,Y_Zj,H_Zj)，相应距离公算偏差为B_d，方向公算偏差为B_f。实际弹着点服从正态分布，设按正态分布随机化后的弹着点坐标为(X_Z,Y_Z,H_Z)。距离上：以0为均值，B_d为标准差(σ)，构建正态分布N(0,B_d ²)，生成一个正态分布随机数D_D作为距离上随机值。同理，方向上：以0为均值，B_f为标准差(σ)，构建正态分布N(0,B_f ²)，生成一个正态分布随机数D_F作为方向上随机值。

则：

弹着点高程，采用坐标(X_Z,Y_Z)处的高程H_Z；

其中：

α——射击时迫击炮身管射向相对正北方向角度，从正北顺时针方向旋转，即为射向检测模块所检测到的角度；

β——横风修正前迫击炮身管射向相对正北方向角度，从正北顺时针方向旋转，为α减去横风修正量。

(2)飞行时间解算：

从射表中可以查出一定“射距离”在标准条件下的飞行时间，该时间为弹丸从炮口飞行到落点的时间。根据迫击炮弹的弹道特点，在正常的气象和弹道修正条件下，弹道飞行时间可近似认为与修正前相同；与射表中标准条件下的飞行时间相比，对从炮口到弹着点飞行时间(设为T_z)影响最大的是炮目高差带来的影响；测得的表尺为BC_j(分划)，从射表查得标准条件下飞行时间为T_j秒，落速为v_cj，落角为θ_cj。炮着高差为ΔH_PZ(此时采用与弹着点的高差，ΔH_PZ＝H_Z-H_P，有+-号)，从目标点飞行到落点的时间可近似为ΔH_PZ/(v_cjsinθ_cj)(有+-号)；则，炮口到弹着点飞行时间：T_z＝T_j-ΔH_PZ/(v_cjsinθ_cj)；

解算弹着点及飞行时间的另一种方法是建立“弹丸运动方程组”，解算每一时刻的弹丸飞行坐标(距离、高低、方向)，与地形坐标交汇，求取弹着点和飞行时间，此处未采用该方法，而采用“基于射表”的方法，主要基于以下几点：

1)迫击炮射击诸元的决定方法，采用的是基于射表的方法；

2)由于对弹丸结构参数、气动参数数据掌握不够详尽，只能建立简化的弹丸运动方程组，与实际弹道的符合性会低于射表数据，可能会出现“基于射表”方法和“基于弹丸运动方程组”方法之间总存在一定的偏差，出现脱节现象；

3)当地形高程数据不够精确，或缺少弹道下方详尽的高程数据，或目标自身有高度时，会导致弹丸运动轨迹与地形交汇精度不足或无法交汇，得到差异较大的弹着点或无法得到弹着点。

如图17至图24所示，毁伤解算主要功能是解算不同弹种对不同种类目标的毁伤距离；毁伤解算结果以图17的形式给出；其对人员(暴露)目标的杀伤距离指暴露的人员目标；在工事、武器车辆装甲内的人员目标，参考相应工事和武器车辆装甲；人员是否被杀伤还与承担的战斗任务相关，如进攻、防御、后勤保障；其由导控判定；对暴露人员的毁伤包括破片杀伤和冲击波杀伤，根据迫击炮弹的特点及计算结果，对人员目标，冲击波杀伤距离小于破片杀伤距离，因此采用破片的杀伤距离作为迫击炮弹对暴露人员目标的杀伤距离；

如图18所示，破片杀伤距离的确定方法：一是根据动能判据、杀伤破片数、破片初速、破片质量、破片形状等进行理论计算；二是采用试验数据；根据迫击炮弹的实际情况，以采用试验数据的方式为主，采用试验所得杀伤半径作为迫击炮弹对暴露人员的杀伤距离，理论计算的方式为辅；

对暴露立姿人员：取杀伤距离为密集杀伤半径；对暴露卧姿人员：取杀伤距离为密集杀伤半径的2/3倍；在该杀伤距离内，人员目标受破片作用失去战斗能力；考虑到破片的分布情况，在杀伤距离外，人员被破片命中的概率、破片动能均不断减小，对单个人员目标，难于确定具体被破片的命中情况，受伤程度也达不到丧失战斗力水平，暂不考虑杀伤距离外的低程度受伤情况；对工事目标的毁伤距离，根据迫击炮弹的威力情况，对工事目标，主要以爆轰产物及冲击波毁伤距离确定；

冲击波超压峰值，按弹丸在地面爆炸情况：

式中：

Δp——距离R处的冲击波超压峰值，MPa；

R——距爆炸中心的距离，m；

ω——装药的TNT当量，ω＝ω_iQ_vi/Q_vT，ω_i为弹丸装药量，Q_vi为弹丸装药的爆热，Q_vT为TNT炸药的爆热。

如图19和20所示，目标与装药有一定距离时，其破坏作用的计算由结构本身振动周期T和冲击波正压作用时间τ₊决定。如τ₊＜＜T(通常τ₊/T≤0.25)，则对目标的破坏作用决定于冲击波冲量；反之，若τ₊＞＞T(通常τ₊/T≥10)，则取决于峰值超压。其中b的取值约1.4～2.1；球形TNT装药在无限空中爆炸产生的比冲量I₊＝9.807Aω^2/3/R，A为与炸药性能有关的系数，对于TNT，A＝30～40。

如图21所示，土木质火力点、掩蔽部、观察所：直接命中或离目标边缘距离不超过2/3～3/4弹坑半径，82mm迫击炮弹弹坑半径约1m；综合分析，对工事目标的毁伤距离如下：

对土木工事：毁伤距离可按估算，其中R为炸点距目标边沿的距离；

对砖石工事：毁伤距离可按估算，其中R为炸点距目标边沿的距离；

对钢混工事(厚度0.25m)：毁伤距离可按估算，其中R为炸点距目标边沿的距离；

对武器车辆装甲目标的毁伤距离：武器车辆装甲目标包括各种牵引武器、后勤车辆、装甲车、坦克等，根据防护程度不同分为无装甲防护类、中等防护类和重型防护类目标；“无装甲防护类”目标：主要指无装甲防护的运输车辆、自行火炮、火箭炮、牵引火炮、迫击炮目标；“中等防护类”目标：主要指采用中等防护的步兵战车、突击炮、装甲输送车、导弹发射车、装甲侦察车、装甲指挥车、装甲保障车辆，以及自行火炮、火箭炮目标；“重型防护类”目标：主要指采用重型防护的坦克等目标；对武器车辆装甲目标的毁伤，包括冲击波毁伤距离和破片杀伤两方面；冲击波毁伤距离估算方法与工事类目标相似；对车辆，冲击波超压0.034～0.29MPa，轻型装甲车辆将受到不同程度的破坏；冲击波超压大于0.049MPa，可破坏各种轻型技术兵器；

如图22和图23所示，破片的毁伤主要取决于破片的能量、破片的数目，破片飞行速度随飞行距离呈指数规律递减；

设破片的初速为v₀，初速可按下式估算：

式中，E为单位质量炸药的能量，TNT炸药为2370m/s、B炸药为2720、RDX为2930、HMX为2970、PETN为2930、TETRY为2500；m为炸药质量；M为弹体质量；

结合试验结果，迫击炮弹爆炸破片初速约1000m/s。破片飞行到距离R，存速为：

v＝v₀exp(-aR)；

c_x破片空气阻力系数，球形破片为0.97；ρ_H为空气密度，标准条件下为1.29kg/m³；A为破片迎风面积，自然破片可按0.005m_f ^2/3估算；m_f为破片质量；破片杀伤人员的比动能E_br按1.17MJ/㎡计，设对人员的杀伤距离为R_r，对装甲的杀伤距离为R_z、毁伤比动能为E_bz，假定破片杀伤人员与毁伤装甲时面积保持不变，则

根据迫击炮弹爆炸后破片的速度(初速约1000m/s)，仅能穿透厚度约10mm的装甲，因此迫击炮弹破片对中、重型装甲目标效果不明显；迫击炮弹爆炸后破片多集中在0.3～1g、1～4g之间，质量小于1g的破片难于毁伤装甲。对厚度4mm的装甲，2g破片的穿透距离约为人员杀伤距离的0.2倍，4g破片的穿透距离约为人员杀伤距离的0.5倍。考虑到破片的数量情况，毁伤距离小于0.2倍人员杀伤距离。

如图24所示，根据迫击炮弹的破片数量、速度及分布情况，综合冲击波毁伤，对武器车辆装甲目标的毁伤距离估算如下：

对无装甲防护类目标：毁伤距离可按估算，其中R为炸点距目标边沿的距离；

对中等防护类目标：毁伤距离可按估算，其中R为炸点距目标边沿的距离；

对重型防护类目标：命中方可摧毁。

通过发射阵地模拟器将计算出的每一发弹的弹着点坐标、飞行时间、对不同类型目标的毁伤距离发送给主控系统，主控系统根据弹着时刻弹着点周围毁伤距离内的目标情况，进行伤亡判定，并将判定结果发给相应目标进行控制；区分红蓝、不同单位、不同火炮显示弹着点，区分集火射向和适宽射向显示弹着点；具体可采用选定部队、选定武器、选定弹着时间段的方法进行显示；根据具体情况显示弹丸飞行示意轨迹。

上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (4)

1.一种间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，其特征在于：包括分布在各个发射阵地，用于模拟弹丸发射的间瞄武器；

及设置于间瞄武器处，用于采集弹丸数据及发射状态数据的间瞄武器模拟器；

及用于将间瞄武器模拟器数据传递至导调控制中心的无线数据网络；

及与无线数据网络通信，通过无线数据网络链路实时传输数据，将间瞄武器模拟器解析的发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行估计，进而对打击效果进行评估的导调控制中心；

所述间瞄武器模拟器包括发射阵地模拟器、炮观模拟器和气象条件检测装置；所述发射阵地模拟器包括主机和阵地PDA；所述主机包括主机壳体；及安装于主机壳体内侧的发射阵地电控模块；所述主机壳体固定于环形夹具其安装平台上；所述环形夹具安装于间瞄武器外环；所述发射阵地电控模块为单片机最小系统构成的发射主机MCU；

及与发射主机MCU通信的定位定高模块；所述定位定高模块为获得炮阵地坐标和高程的卫星定位模块和高度计；所述高度计由气压传感器构成，所述卫星定位模块定位方式为卫星差分定位；

及与发射主机MCU通信，用于检测间瞄武器身管的倾角，从而获取间瞄武器射角射向的射角射向检测模块；所述射角射向检测模块包括9轴运动传感器模块，且与卫星定位模块集成，固定于间瞄武器身管炮口位置；

及与发射主机MCU通信的无线通信模块；所述无线通信模块包括用于炮观、阵地和导控之间的数据通信，以及气象数据接收，通信距离大于10km，采用433MHz载波无线收发LoRa通信的远距离无线通信模块；

及用于模拟弹、主机与PDA之间通信，以及接收地雷无线打击信息，同时用于发射阵地模拟器与炮班人员连接，通信距离大于20m的近距离无线通信模块；

及与发射主机MCU通信，用于与导调中心通信，传递身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、气象、伤亡状态、位置、交战事件信息，同时传输弹着点、飞行时间、毁伤距离信息，从主控接收炮观录入气象条件及从炮观到主控到阵地的弹道条件的4G通信模块；所述4G通信模块由4G通信组件构成；

及与发射主机MCU通信，用于接收激光打击信息的激光接收模块；

及与发射主机MCU通信，用于模拟发射时的声光效应，在受到打击时，用于报警和发声提示的声光烟装置；所述声光烟装置包括与发射主机MCU通信的LED驱动模块和语音芯片驱动模块；所述LED驱动模块和语音芯片驱动模块分别电连接高亮LED和支持研发录入音频数据，基于OTP 语音芯片或外挂 flash 语音芯片构成的发声模块；所述发射主机MCU还通信连接有用于显示毁伤状态发烟罐接口；

及与发射主机MCU通信的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池，及与电池电连接的电源转换电路，所述电池通过电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；所述电源转换电路转换电压采用LDO稳压器；

及与发射主机MCU通信的存储模块；用于存储身份、弹种及数量、训演模式、演习开始时间、伤亡状态、位置和交战事件的存储模块；所述存储模块为铁电存储器；

所述模拟弹包括模拟弹壳；及固定于模拟弹壳尾部的弹射机构；及安装于模拟弹壳上的模拟弹电控模块；所述模拟弹电控模块包括单片机最小系统构成的模拟弹MCU；

及与模拟弹MCU通信，检测击发动作，并将击发动作转化为电信号，通知模拟弹MCU进行击发动作数据处理的击发检测装置；

及与模拟弹MCU通信，完成弹种选择、剩余弹量显示、装药号选择、药温设定、初速偏差显示或设定、弹重符号显示的OLED显示屏及操作按键；

及与模拟弹MCU通信，通过近距离无线通信与发射阵地的主机和PDA通信，将发射弹种、装药号、药温、弹重符号、引信装定、初速偏差信息发送给发射阵地PDA的近距离无线通信模块；

及给整机供电的电源管理模块；所述电源管理模块包括电池和电源转换电路，电池采用电池组提供电源，经电源转换电路将电池电压转换成各模块所需电压；

所述弹射机构包括设置于模拟弹壳其尾管内的发射件；所述发射件包括弹簧弹射器、火药发射器、气动发射器或电磁弹射器中的一种；

所述阵地PDA通过内部集成的WIFI和蓝牙模块获取发射阵地主机及模拟弹发送的定位、射角射向和气象诸元信息；所述阵地PDA内部集成有用于获取的信息进行弹着点和飞行时间解算、毁伤距离解算的军演解算模块，所述阵地PDA还设置有计算所需数据录入系统；

所述炮观模拟器为用于显示弹着点和部分射击诸元录入的录入显示设备；所述录入显示设备为PDA和单兵穿戴器材构成；

所述气象条件检测装置包括气象主控CPU；及与气象主控CPU通信的气温和气压传感器和风向风速传感器；及与主控CPU电连接，用于将采集数据发送到发射阵地模拟器及炮观模拟器的远距离无线通信模块或4G通信模块；及用于显示和气象条件主动录入的OLED显示屏和操作按键；

所述间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统的评估方法具体如下：

第一步，模拟训练设备布置，间瞄武器实装分布在演练场的指定阵地，导调控制中心部署在间瞄武器阵地的后方；

第二步，间瞄武器数据传递，间瞄武器的每次发射状态参数通过间瞄武器模拟器其无线数据传输链路实时传输给导调控制中心；

第三步，数据解析和打击评估；间瞄武器模拟器依次解析间瞄武器的发射状态参数，利用其ID号、定位数据、姿态数据和环境数据来对弹着点进行预估，进而对打击效果进行评估；

所述弹着点进行预估先通过间瞄武器的弹道模型来解算弹着点的理论坐标，并根据散布情况进行弹着点随机化，提高与实际的符合程度；

所述打击效果进行评估具体为：基于不同引信打击效果、杀伤半径和目标属性进行综合评估，来预测间瞄武器的毁伤效果，完成真实和定量地评估间瞄武器的实战对抗数据。

2.根据权利要求1所述的间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，其特征在于：所述近距离无线通信模块为WIFI集成模块、蓝牙集成模块或Zigbee集成模块中的至少一种；所述WIFI集成模块和蓝牙集成模块直接与当前系统中PDA内部集成的WIFI和蓝牙模块通信，所述蓝牙集成模块为蓝牙5.0版本的集成模块。

3.根据权利要求1所述的间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，其特征在于：所述环形夹具其安装平台上设置有调平装置或电子调平模块。

4.根据权利要求1所述的间瞄武器模拟训练导调控制与对抗评估系统，其特征在于：所述射角射向检测模块还包括固定于瞄具上的绝对值编码器。