阅读说明：本技术 一种水下航行器高速弹道测试方法 (High-speed trajectory testing method for underwater vehicle ) 是由 夏中亚 王志刚 杨振宇 黄楠 王理 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水下航行器高速弹道测试方法,采用水声定位装置结合高速弹道内测装置的测量方式,实现对大地坐标系下的水下航行器高速弹道运动参数进行测量；该测试方法利用水声定位装置对水下航行器高速弹道的初始点经纬度坐标进行测量,利用高速弹道内测装置对高速弹道运动参数进行测量,并采集弹道控制系统的各类状态控制信号；试验后通过数据回收处理软件将水下航行器初始经纬度坐标位置和弹道运动参数信息融合处理,可得到大地坐标系下水下航行器高速弹道运动参数,结合记录的弹道控制系统的各类状态控制信号,可计算出大地坐标系下的弹道控制偏差,提高了水下航行器的高速弹道测量精度及可信度。(The invention discloses a high-speed trajectory testing method of an underwater vehicle, which adopts a measuring mode of combining an underwater sound positioning device with a high-speed trajectory internal measuring device to realize the measurement of high-speed trajectory motion parameters of the underwater vehicle under a geodetic coordinate system; the testing method comprises the steps that an underwater acoustic positioning device is used for measuring longitude and latitude coordinates of an initial point of a high-speed trajectory of an underwater vehicle, a high-speed trajectory internal measurement device is used for measuring motion parameters of the high-speed trajectory, and various state control signals of a trajectory control system are collected; after the test, the initial longitude and latitude coordinate position of the underwater vehicle and the ballistic motion parameter information are fused and processed through data recovery processing software, the high-speed ballistic motion parameters of the underwater vehicle under the earth coordinate system can be obtained, the ballistic control deviation under the earth coordinate system can be calculated by combining various recorded state control signals of the ballistic control system, and the high-speed ballistic measurement precision and the reliability of the underwater vehicle are improved.)

一种水下航行器高速弹道测试方法

技术领域

本发明属于水下弹道测试技术领域，具体涉及一种水下航行器高速弹道测试方法。

背景技术

随着现在的水中兵器对目标精确打击方面的要求越来越高，对攻击弹道的攻击速度、控制精度有了更高的要求。随之而来，弹道测试系统对水下高速弹道测量的精确性显得尤为重要。水下高速航行体的运动姿态及变化规律，是衡量其水动力特性和弹道特性的重要指标。准确测量水下航行体高速运动轨迹及姿态信息，对控制系统方案设计及弹道特性研究具有重要的意义，直接影响着试验验证和考核的效果。

现有的水下弹道测试技术存在的主要问题是：采用相对弹体坐标系进行弹道轨迹及姿态信息解算，不能满足全系统大地坐标系的弹道测试及数据解算要求；采用的捷联惯性测量装置精度及采样频率，已不能满足水下航行器高速弹道测量精度的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种水下航行器高速弹道测试方法，可以提高水下航行器的高速弹道测量精度及可信度。

一种水下航行器高速弹道测试方法，包括如下步骤：

步骤1、水下航行器布放完成后，对水下航行器进行定位，并计算初始经纬度坐标位置P1；

步骤2、水下航行器收到对准指令后，开始对目标进行初始对准，对准完成后等待启动测试指令，同时开始记录弹道控制系统点火控制口线状态；

步骤3、收到启动测试指令后，开始弹道测试，测试设定时间t到后停止测试；

步骤4、水下航行器出水后，打捞回收后回收试验数据；

步骤5、由水下航行器的初始坐标位置P1及目标的相对位置信息，计算大地坐标系下目标的坐标位置P2；

步骤6、在记录的弹道控制系统点火控制口线状态数据中，确定起爆时刻t1；

步骤7、解算得到大地坐标系下水下航行器的高速弹道轨迹、姿态、经纬度坐标信息，得到起爆时刻t1时水下航行器的坐标位置P3；

步骤8、计算目标的坐标位置P2与水下航行器在起爆时刻t1的坐标位置P3的差值，得到大地坐标系下高速弹道的弹道控制误差。

较佳的，采用弹道内测装置进行弹道测试，该弹道内测装置安装在水下航行器内。

较佳的，在弹道测试之前，对弹道控制系统与弹道内测装置进行误差标定，消除两者之间的安装误差。

较佳的，弹道内测装置包括水声定位装置，该水声定位装置对水下航行器进行定位。

较佳的，水声定位装置包括换能器阵、水下声信标；通过水下声信标和换能器阵之间的水声通信完成对水下航行器的定位，并解算其经纬度坐标值及深度。

较佳的，弹道内测装置包括捷联惯性测量装置，该捷联惯性测量装置对目标进行初始对准。

较佳的，利用捷联惯性测量装置的数据，得到大地坐标系下水下航行器的高速弹道轨迹、姿态、经纬度坐标信息。

本发明具有如下有益效果：

本发明公开了一种水下航行器高速弹道测试方法，采用水声定位装置结合高速弹道内测装置的测量方式，实现对大地坐标系下的水下航行器高速弹道运动参数进行测量；该测试方法利用水声定位装置对水下航行器高速弹道的初始点经纬度坐标进行测量，利用高速弹道内测装置(含高精度捷联惯性测量装置)对高速弹道运动参数进行测量，并采集弹道控制系统的各类状态控制信号；试验后通过数据回收处理软件将水下航行器初始经纬度坐标位置和弹道运动参数信息融合处理，可得到大地坐标系下水下航行器高速弹道运动参数，如弹道轨迹、航行器姿态、运动速度、加速度、深度、经纬度等，结合记录的弹道控制系统的各类状态控制信号，可计算出大地坐标系下的弹道控制偏差；经融合解算可得到大地坐标下的高速弹道参数信息及弹道控制偏差，提高了水下航行器的高速弹道测量精度及可信度。

附图说明

图1为本发明水下航行器高速弹道测试系统组成框图；

图2为本发明水下高速弹道测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

高速弹道测量系统采用水声定位装置结合弹道内测装置的测量方式，实现对高速弹道大地坐标系下的运动参数进行测量，即利用水声定位装置对高速弹道的初始点经纬度坐标进行测量，利用弹道内测装置(含高精度捷联惯性测量装置)对高速弹道运动参数进行测量，采集记录弹道控制系统的状态控制信号，试验数据处理时再将水下航行器初始坐标位置信息和弹道运动参数信息融合处理，得到大地坐标系下航行轨迹、姿态信息及弹道控制偏差。其原理框图如附图1所示。

本发明的关键特征在于水下高速弹道测试方法，其基本实施过程如下：在测试之前，对弹道控制系统与高速弹道内测装置进行误差标定，消除两者之间的安装误差；测试起始时，采用水声定位装置对高速弹道的初始点经纬度坐标进行测量；测试开始后，高速弹道内测装置(含高精度捷联惯性测量装置)对水下高速弹道运动参数进行高速采集记录；测试结束后，采用数据回收与处理软件对初始坐标位置信息和弹道运动参数信息融合处理，得到大地坐标系下航行轨迹及姿态信息，如弹道轨迹、姿态、运动速度、加速度、深度及弹道控制偏差等。

1、水下航行器高速弹道测试系统组成见图1。水声定位装置主要由换能器阵、水下声信标、以及甲板单元组成，水下声信标安装于水下航行器平台上，通过水下声信标和换能器阵之间的水声通信完成对雷体的定位，并解算雷体的经纬度坐标值及深度；弹道内测装置安装于水下航行器内，包含采集控制电路、捷联惯性测量装置、电池模块、深度传感器、电缆及壳体，其功能是测量水下航行器的高速弹道运动轨迹、姿态参数及点火控制口线状态数据；数据回收处理软件对试验数据进行融合解算，得到大地坐标下水下航行器的高速弹道轨迹参数信息及弹道控制偏差。

2、安装误差标定：为保证弹道测试精度，弹道内测装置与弹道控制系统生成各种参数的基准(参考坐标系)应取得一致，基准之间的偏差如果未经补偿会直接导致测试误差的产生。故两者之间应进行安装误差标定，并对偏差进行补偿，进而获取较高精度姿态和航迹信息。

3.如图2所示，试验步骤如下：

a)布放完成后，通过水声定位装置对水下航行器进行定位，并计算初始经纬度坐标位置；

b)延时时间到后给高速弹道内测装置上电，收到对准指令后，捷联惯性测量装置开始初始对准，对准完成后等待启动测试指令，同时开始记录弹道控制系统点火控制口线状态；

c)收到启动测试指令后，高速弹道内测装置开始弹道测试，测试时间t到后停止测试；

d)水下航行器出水后，打捞回收后回收试验数据。

4.数据处理步骤：

a)由水下航行器初始坐标位置P1(经纬度)及目标的相对位置信息(东向位置和北向位置)，计算大地坐标系下目标的坐标位置P2(经纬度)；

b)在记录的弹道控制系统点火控制口线状态数据中，确定起爆时刻t1；

c)解算捷联惯性测量装置的数据，得到大地坐标系下水下航行器的高速弹道轨迹、姿态、经纬度坐标信息，得到起爆时刻t1时水下航行器的坐标位置P3(经纬度)；

d)计算目标的坐标位置P2与水下航行器在起爆时刻t1的坐标位置P3的差值，可以得到大地坐标系下高速弹道的弹道控制误差。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。