CN118034039B - 一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炸点控制技术领域，公开了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***及方法，该最优炸高决策***包括外界环境感知模块、决策控制模块、近炸探测模块、安全执行装置以及供电模块；外界环境感知模块用于识别目标类型，并提供弹目位姿信息；决策控制模块用于接收外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到近炸探测模块；近炸探测模块用于实时测量引信离地高度，并在测量高度与所述决策控制模块装定的最优炸高一致时输出起爆信号；安全执行装置用于安全起爆战斗部。上述最优炸高决策***能够根据目标类型及弹目相对位姿自适应决策与装定最优炸高，实现对目标的高效毁伤。

Description

一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***及方法

技术领域

本发明涉及炸点控制技术领域，具体涉及一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***及方法。

背景技术

近炸引信是按目标特性或环境特性感觉目标的存在、距离和方向而作用的引信。目前，近炸引信主要通过在发射前装定固定炸高实现在预设高度起爆，但在实际作战中因目标类型不同、弹目位姿不同，能实现最大毁伤的炸点也不相同。因此，研究一种能根据目标类型及弹目相对位姿自适应决策炸高的***具有迫切需求。

发明内容

本发明提供了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***及方法，该最优炸高决策***能够根据目标类型及弹目相对位姿自适应决策与装定最优炸高，实现对目标的高效毁伤。

本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***，该最优炸高决策***包括外界环境感知模块、决策控制模块、近炸探测模块、安全执行装置以及供电模块；

所述外界环境感知模块用于识别目标类型，并提供弹目位姿信息；弹目位姿信息包括弹道倾角及弹目距离；

所述决策控制模块与所述外界环境感知模块、所述近炸探测模块以及所述安全执行装置连接，用于接收所述外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到所述近炸探测模块，并为所述近炸探测模块供电；

所述近炸探测模块用于实时测量引信离地高度，并在测量高度与所述决策控制模块装定的最优炸高一致时输出起爆信号；

当所述决策控制模块接收到由所述近炸探测模块输入的起爆信号时，向所述安全执行装置输出发火信号；

所述安全执行装置用于在接收到发火信号时安全起爆战斗部；

所述供电模块与所述决策控制模块和所述外界环境感知模块电连接，用于给所述决策控制模块及所述外界环境感知模块上电。

更进一步地，所述外界环境感知模块包括图像导引头及通信模块；

所述图像导引头用于识别目标类型和提供弹目位姿信息；

所述通信模块与所述决策控制模块信号连接，用于将目标类型和弹目位姿信息发送至所述决策控制模块。

更进一步地，所述决策控制模块包括控制器和贮能电路；

所述控制器与所述外界环境感知模块、所述近炸探测模块以及所述安全执行装置连接，用于接收所述外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高，并将炸高信息装定到所述近炸探测模块；

在接收到由所述近炸探测模块输入的起爆信号时，所述控制器向所述安全执行装置输出发火信号；

所述贮能电路与所述近炸探测模块连接，用于为所述近炸探测模块供电。

更进一步地，所述安全执行装置包括机械保险机构、离心加速度探测模块、惯性开关、电保险执行模块、短路机构、隔离机构、传爆序列以及发火执行电路。

另外，本发明还提供了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策方法，该最优炸高决策方法通过上述技术方案提供的任意一种最优炸高决策***实现，并包括如下步骤：

第一步骤，采用外界环境感知模块识别目标类型；

第二步骤，通过外界环境感知模块持续测量弹目距离及弹道倾角，当弹目直线距离为500米时，记录实时弹道倾角，将此时的第一弹道倾角θ ₁上传决策控制模块；

第三步骤，根据第一弹道倾角θ ₁，通过决策控制模块预测弹目距离为20m时的第二弹道倾角θ ₂；

第四步骤，通过决策控制模块根据第二弹道倾角θ ₂确定最优炸高；

第五步骤，当弹目距离为100m时解除发火信号闭锁，使引信处于待发状态，并通过供电模块为近炸探测模块上电；

第六步骤，通过决策控制模块将最优炸高信息装定到近炸探测模块，近炸探测模块实时测量对地高度，并与装定值对比；

第七步骤，当近炸探测模块测量的炸高与装定的最优炸高一致时，向决策控制模块输出起爆信号；

第八步骤，当决策控制模块接收到起爆信号后向安全执行装置输出发火信号，起爆战斗部。

更进一步地，在第三步骤中，第一弹道倾角θ ₁与第二弹道倾角θ ₂之间的关系如下：

θ ₂=θ ₁+0.5°。

更进一步地，在第四步骤中，最优炸高计算方法为：

；

；

；

上式中，P为毁伤概率，l(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下的弹目距离，r(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下战斗部动态杀伤距离，θ为弹道倾角，H为最优炸高，y为射程方向制导误差，z为横偏方向制导误差，h为目标易损部位距地面高度，φ _d为破片动态飞散角，r ₁(φ _d)为依据破片密度限定的动态杀伤范围，r ₂(φ _d)为依据破片动能限定的动态杀伤范围。

更进一步地，在第四步骤中，不同弹道倾角对应最优炸高控制精度为±0.5m。

有益效果：

在传统近炸模式的基础上，本发明的最优炸高决策***利用决策控制模块接收外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到近炸探测模块，通过近炸探测模块实时测量引信离地高度并在测量高度与决策控制模块装定的最优炸高一致时输出起爆信号；当决策控制模块接收到起爆信号时向安全执行装置输出发火信号，并由安全执行装置安全起爆战斗部；上述最优炸高决策***能够根据目标类型及弹目相对位姿自适应决策与装定最优炸高，无需提前装定炸高，即可实现对目标的高效毁伤，大幅度提高弹药对攻击目标的毁伤概率，减少弹药的消耗量，满足现代引信灵巧化和智能化需求。

附图说明

图1为本发明用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***的原理框图；

图2为本发明最优炸高决策方法的一个流程图。

其中：1-外界环境感知模块，2-决策控制模块，3-近炸探测模块，4-安全执行装置，5-供电模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中的制导炮弹可以为低成本制导炮弹。

实施例一

本实施例提供了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***，如图1所示，该最优炸高决策***包括外界环境感知模块1、决策控制模块2、近炸探测模块3、安全执行装置4以及供电模块5；

外界环境感知模块1用于识别目标类型，并提供弹目位姿信息；弹目位姿信息包括弹道倾角及弹目距离；外界环境感知模块1包括图像导引头及通信模块；图像导引头用于识别目标类型和提供弹目位姿信息；通信模块与决策控制模块2之间信号连接以实现信号收发，用于将目标类型和弹目位姿信息发送至决策控制模块2；目标类型可以包括装甲装备、技术装备等，装甲装备可以为坦克、装甲车及雷达车等；

决策控制模块2与外界环境感知模块1、近炸探测模块3以及安全执行装置4连接，用于接收外界环境感知模块1提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到近炸探测模块3，并为近炸探测模块3供电；

近炸探测模块3用于实时测量引信离地高度，并在测量高度与决策控制模块2装定的最优炸高一致时输出起爆信号；

当决策控制模块2接收到由近炸探测模块3输入的起爆信号时，向安全执行装置4输出发火信号；

安全执行装置4用于在接收到发火信号时安全起爆战斗部；安全执行装置4包括机械保险机构、离心加速度探测模块、惯性开关、电保险执行模块、短路机构、隔离机构、传爆序列以及发火执行电路；

供电模块5与决策控制模块2和外界环境感知模块1之间电连接，用于给决策控制模块2及外界环境感知模块1上电。

在上述最优炸高决策***中，决策控制模块2包括控制器和贮能电路；控制器与外界环境感知模块1、近炸探测模块3以及安全执行装置4信号连接，用于接收外界环境感知模块1提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高，并将炸高信息装定到近炸探测模块3；在接收到由近炸探测模块3输入的起爆信号时，控制器向安全执行装置4输出发火信号；贮能电路与近炸探测模块3连接，用于为近炸探测模块3供电。

上述最优炸高决策***包括外界环境感知模块1、供电模块5、决策控制模块2、近炸探测模块3及安全执行装置4；外界环境感知模块1用于识别目标类型，并提供弹目位姿信息；决策控制模块2用于接收外界环境感知模块1提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到近炸探测模块3，并向近炸探测模块3提供电能；通过近炸探测模块3实时测量引信离地高度并在测量高度与决策控制模块2装定的最优炸高一致时输出起爆信号；当决策控制模块2接收到起爆信号时向安全执行装置4输出发火信号，并由安全执行装置4安全起爆战斗部；上述最优炸高决策***能够根据目标类型及弹目相对位姿自适应决策与装定最优炸高，无需提前装定炸高，即可实现对目标的高效毁伤，大幅度提高弹药对攻击目标的毁伤概率，减少弹药的消耗量，满足现代引信灵巧化和智能化需求。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策方法，该最优炸高决策方法通过上述实施例中的最优炸高决策***实现，最优炸高决策***包括外界环境感知模块1、供电模块5、决策控制模块2、近炸探测模块3及安全执行装置4；该最优炸高决策方法包括如下步骤：

第一步骤，采用外界环境感知模块1识别目标类型；目标类型可以包括装甲装备及技术装备等非人员目标；

第二步骤，通过外界环境感知模块1持续测量弹目距离及弹道倾角，当弹目直线距离为500米时，记录实时弹道倾角，将此时的第一弹道倾角θ ₁上传决策控制模块2；

第三步骤，根据第一弹道倾角θ ₁，通过决策控制模块2预测弹目距离为20m时的第二弹道倾角θ ₂；第一弹道倾角θ ₁与第二弹道倾角θ ₂之间的关系如下：

θ ₂=θ ₁+0.5°；

第四步骤，通过决策控制模块2根据第二弹道倾角θ ₂确定最优炸高，最优炸高的计算方法为：

；

；

；

上式中，P为毁伤概率，l(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下的弹目距离，r(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下战斗部动态杀伤距离，θ为弹道倾角，H为最优炸高，y为射程方向制导误差，z为横偏方向制导误差，h为目标易损部位距地面高度，φ _d为破片动态飞散角，r ₁(φ _d)为依据破片密度限定的动态杀伤范围，r ₂(φ _d)为依据破片动能限定的动态杀伤范围；不同弹道倾角对应最优炸高控制精度为±0.5m；

第五步骤，当弹目距离为100m时解除发火信号闭锁，使引信处于待发状态，并通过供电模块5为近炸探测模块上电；

第六步骤，通过决策控制模块2将最优炸高信息装定到近炸探测模块3，近炸探测模块3实时测量对地高度，并与装定值对比；

第七步骤，当近炸探测模块3测量的炸高与装定的最优炸高一致时，向决策控制模块2输出起爆信号；

第八步骤，当决策控制模块2接收到起爆信号后向安全执行装置4输出发火信号，起爆战斗部。

采用上述最优炸高决策方法能够根据目标类型及弹目实时位姿确定、装定最优炸高，实现对目标的高效毁伤。

下表1为不同目标类型在不同弹道倾角下的最优炸高计算结果：

表1 不同目标类型在不同弹道倾角下的最优炸高

实施例三

本实施例上述实施例中用于低成本制导炮弹的最优炸高决策方法的用途，将最优炸高决策方法用于低成本制导炮弹的引信设计中，能够根据目标类型及弹目实时位姿确定最优炸高，实现对目标的高效、精确打击。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策***，其特征在于，包括外界环境感知模块、决策控制模块、近炸探测模块、安全执行装置以及供电模块；

所述外界环境感知模块用于识别目标类型，并提供弹目位姿信息；弹目位姿信息包括弹道倾角及弹目距离；

所述决策控制模块与所述外界环境感知模块、所述近炸探测模块以及所述安全执行装置连接，用于接收所述外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高且将炸高信息装定到所述近炸探测模块，并为所述近炸探测模块供电；

所述近炸探测模块用于实时测量引信离地高度，并在测量高度与所述决策控制模块装定的最优炸高一致时输出起爆信号；

当所述决策控制模块接收到由所述近炸探测模块输入的起爆信号时，向所述安全执行装置输出发火信号；

所述安全执行装置用于在接收到发火信号时安全起爆战斗部；

所述供电模块与所述决策控制模块和所述外界环境感知模块电连接，用于给所述决策控制模块及所述外界环境感知模块上电。

2.如权利要求1所述的最优炸高决策***，其特征在于，所述外界环境感知模块包括图像导引头及通信模块；

所述图像导引头用于识别目标类型和提供弹目位姿信息；

所述通信模块与所述决策控制模块信号连接，用于将目标类型和弹目位姿信息发送至所述决策控制模块。

3.如权利要求1所述的最优炸高决策***，其特征在于，所述决策控制模块包括控制器和贮能电路；

所述控制器与所述外界环境感知模块、所述近炸探测模块以及所述安全执行装置连接，用于接收所述外界环境感知模块提供的目标类型及弹目位姿信息、确定当前弹道倾角下的最优炸高，并将炸高信息装定到所述近炸探测模块；

在接收到由所述近炸探测模块输入的起爆信号时，所述控制器向所述安全执行装置输出发火信号；

所述贮能电路与所述近炸探测模块连接，用于为所述近炸探测模块供电。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的最优炸高决策***，其特征在于，所述安全执行装置包括机械保险机构、离心加速度探测模块、惯性开关、电保险执行模块、短路机构、隔离机构、传爆序列以及发火执行电路。

5.一种用于低成本制导炮弹的最优炸高决策方法，其特征在于：该方法通过如权利要求1-4中任意一项所述的最优炸高决策***实现，并包括如下步骤：

第一步骤，采用外界环境感知模块识别目标类型；

第二步骤，通过外界环境感知模块持续测量弹目距离及弹道倾角，当弹目直线距离为500米时，记录实时弹道倾角，将此时的第一弹道倾角θ ₁上传决策控制模块；

第三步骤，根据第一弹道倾角θ ₁，通过决策控制模块预测弹目距离为20m时的第二弹道倾角θ ₂；

第四步骤，通过决策控制模块根据第二弹道倾角θ ₂确定最优炸高；

第五步骤，当弹目距离为100m时解除发火信号闭锁，使引信处于待发状态，并通过供电模块为近炸探测模块上电；

第六步骤，通过决策控制模块将最优炸高信息装定到近炸探测模块，近炸探测模块实时测量对地高度，并与装定值对比；

第七步骤，当近炸探测模块测量的炸高与装定的最优炸高一致时，向决策控制模块输出起爆信号；

第八步骤，当决策控制模块接收到起爆信号后向安全执行装置输出发火信号，起爆战斗部。

6.如权利要求5所述的最优炸高决策方法，其特征在于，在第三步骤中，第一弹道倾角θ ₁与第二弹道倾角θ ₂之间的关系如下：

θ ₂=θ ₁+0.5°。

7.如权利要求6所述的最优炸高决策方法，其特征在于，在第四步骤中，最优炸高计算方法为：

；；

；

上式中，P为毁伤概率，l(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下的弹目距离，r(y,z,H|θ)为不同弹道倾角下战斗部动态杀伤距离，θ为弹道倾角，H为最优炸高，y为射程方向制导误差，z为横偏方向制导误差，h为目标易损部位距地面高度，φ _d为破片动态飞散角，r ₁(φ _d)为依据破片密度限定的动态杀伤范围，r ₂(φ _d)为依据破片动能限定的动态杀伤范围。

8.如权利要求5-7中任意一项所述的最优炸高决策方法，其特征在于，在第四步骤中，不同弹道倾角对应最优炸高控制精度为±0.5m。