居加祥　蔡云澤　馮旻

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實現(xiàn)且性價比較高的一種補償方法。通過基于該方法設(shè)計的微機對消裝置補償模型經(jīng)試驗驗證，其有效性和可行性得到了驗證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補償 微機對消裝置

中圖分類號：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機動目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實的目標(biāo)運動信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測量精度，使其指向一個虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過一定限度時會引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過程中一個重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過天線罩測量目標(biāo)時，使導(dǎo)引頭測量的目標(biāo)位置看起來好像從原來位置移開了一個角度，這個角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來測量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時，導(dǎo)引頭輸出信號由兩部分組成：真實的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對導(dǎo)引頭的測量精度、對制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補償方法一般可分為機械加工補償和數(shù)字電路補償兩種。

2.1 機械加工補償

機械加工補償一般是通過工藝上的精心設(shè)計而制造出具有小A的天線罩，或以機械加工研磨補償、噴涂補償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機械加工補償方法。這種補償方法是把天線罩誤差斜率理論與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過分析計算，從而確定對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過測量計算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計天線罩變壁厚規(guī)律，這個工作量十分大，且實際實現(xiàn)工藝相對復(fù)雜，且效果不是特別立項，過分依賴人為工藝和檢驗要求。

2.2 數(shù)字電路補償

數(shù)字電路補償方法是通過數(shù)字補償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個相應(yīng)的對消分量，來和導(dǎo)引頭信號進(jìn)行疊加，就基本上可以實現(xiàn)對天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號變?yōu)榻咏硐氲臒o天線罩狀態(tài)的控制信號，從而很好的改善天線罩帶來的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補償方法的特點是設(shè)計靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對天線罩的加工材料和罩璧厚度均無特殊要求?，F(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點，實際可以利用一個三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價的信號，用以作為補償信號進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償。該方法不再對天線罩加工工藝有過高的要求，也無需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問題，為實現(xiàn)最大限度地減小該誤差對系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實際問題的實例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實現(xiàn)還處在理論階段，實現(xiàn)困難太大，代價太高。

3 基于微機對消裝置的補償方法

天線罩電性能測試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測試系統(tǒng)，采用開環(huán)尋零方式的天線罩電性能測試系統(tǒng)，利用掃描架帶動發(fā)射天線測試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時，比較帶罩狀態(tài)下和無罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過計算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過計算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補償模型，我們首先對某個天線罩進(jìn)行多次測量，得出同一個天線罩多次測量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會有區(qū)別，但曲線形狀及拐點出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補償模型是可行的。

接下來需要根據(jù)測量結(jié)果擬合出補償模型，本著工程應(yīng)用簡單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補償模型，輸入為俯仰、偏航兩個方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個方向的誤差補償值，將補償值經(jīng)過導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對脫靶精度的影響和天線罩補償?shù)男Ч?，以及瞄?zhǔn)線誤差一致性對補償效果的影響，采用將實測誤差值數(shù)字化的方法對數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實現(xiàn)方法：首先選取一個基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補償和不補償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語

利用微機對消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償?shù)姆椒?，充分考慮了多通道尋的導(dǎo)彈工作時由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對天線罩制造的一致性提出了較高要求，實際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實現(xiàn)且性價比較高的一種補償方法。通過基于該方法設(shè)計的微機對消裝置補償模型經(jīng)試驗驗證，其有效性和可行性得到了驗證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補償 微機對消裝置

中圖分類號：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機動目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實的目標(biāo)運動信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測量精度，使其指向一個虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過一定限度時會引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過程中一個重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過天線罩測量目標(biāo)時，使導(dǎo)引頭測量的目標(biāo)位置看起來好像從原來位置移開了一個角度，這個角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來測量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時，導(dǎo)引頭輸出信號由兩部分組成：真實的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對導(dǎo)引頭的測量精度、對制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補償方法一般可分為機械加工補償和數(shù)字電路補償兩種。

2.1 機械加工補償

機械加工補償一般是通過工藝上的精心設(shè)計而制造出具有小A的天線罩，或以機械加工研磨補償、噴涂補償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機械加工補償方法。這種補償方法是把天線罩誤差斜率理論與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過分析計算，從而確定對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過測量計算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計天線罩變壁厚規(guī)律，這個工作量十分大，且實際實現(xiàn)工藝相對復(fù)雜，且效果不是特別立項，過分依賴人為工藝和檢驗要求。

2.2 數(shù)字電路補償

數(shù)字電路補償方法是通過數(shù)字補償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個相應(yīng)的對消分量，來和導(dǎo)引頭信號進(jìn)行疊加，就基本上可以實現(xiàn)對天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號變?yōu)榻咏硐氲臒o天線罩狀態(tài)的控制信號，從而很好的改善天線罩帶來的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補償方法的特點是設(shè)計靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對天線罩的加工材料和罩璧厚度均無特殊要求。現(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點，實際可以利用一個三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價的信號，用以作為補償信號進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償。該方法不再對天線罩加工工藝有過高的要求，也無需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問題，為實現(xiàn)最大限度地減小該誤差對系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實際問題的實例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實現(xiàn)還處在理論階段，實現(xiàn)困難太大，代價太高。

3 基于微機對消裝置的補償方法

天線罩電性能測試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測試系統(tǒng)，采用開環(huán)尋零方式的天線罩電性能測試系統(tǒng)，利用掃描架帶動發(fā)射天線測試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時，比較帶罩狀態(tài)下和無罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過計算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過計算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補償模型，我們首先對某個天線罩進(jìn)行多次測量，得出同一個天線罩多次測量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會有區(qū)別，但曲線形狀及拐點出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補償模型是可行的。

接下來需要根據(jù)測量結(jié)果擬合出補償模型，本著工程應(yīng)用簡單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補償模型，輸入為俯仰、偏航兩個方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個方向的誤差補償值，將補償值經(jīng)過導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對脫靶精度的影響和天線罩補償?shù)男Ч?，以及瞄?zhǔn)線誤差一致性對補償效果的影響，采用將實測誤差值數(shù)字化的方法對數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實現(xiàn)方法：首先選取一個基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補償和不補償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語

利用微機對消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償?shù)姆椒?，充分考慮了多通道尋的導(dǎo)彈工作時由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對天線罩制造的一致性提出了較高要求，實際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint

摘 要：分析尋的導(dǎo)彈天線罩瞄準(zhǔn)線誤差形成的原因以及所帶來的嚴(yán)重影響，在現(xiàn)有補償方法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)有工藝水平的工程上易于實現(xiàn)且性價比較高的一種補償方法。通過基于該方法設(shè)計的微機對消裝置補償模型經(jīng)試驗驗證，其有效性和可行性得到了驗證。

關(guān)鍵詞：尋的導(dǎo)彈 天線罩 瞄準(zhǔn)線誤差補償 微機對消裝置

中圖分類號：TJ765 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0012-02

目前地空導(dǎo)彈多采用雷達(dá)制導(dǎo)的尋的方式，而攔截的目標(biāo)也在逐步變化為高速高機動目標(biāo)。該類型導(dǎo)彈總是要求導(dǎo)引頭天線能夠接收到電磁波的全部信息，使導(dǎo)引頭天線能夠指向真實目標(biāo)，為導(dǎo)彈提供真實的目標(biāo)運動信息；但受天線罩外形和材質(zhì)的影響，其對電磁波的折射和反射作用嚴(yán)重影響了導(dǎo)引頭天線的測量精度，使其指向一個虛假的目標(biāo)方向，造成瞄準(zhǔn)線誤差。此誤差隨電磁波透過罩壁入射角的變化率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。天線罩瞄準(zhǔn)誤差斜率對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的負(fù)面影響，當(dāng)超過一定限度時會引起導(dǎo)彈系統(tǒng)失穩(wěn)而造成脫靶。故探尋各種有效減小或消除天線罩瞄準(zhǔn)線誤差或瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償方法，一直是尋的導(dǎo)彈研制過程中一個重要的課題。

1 瞄準(zhǔn)線誤差的形成及對系統(tǒng)的影響

導(dǎo)引頭帶天線罩工作后，由天線罩壁插入相位差異造成的相位失真，反射、吸收等造成的能量損耗會引起天線方向性圖的畸變，致使帶天線罩后天線主瓣電軸產(chǎn)生偏移，當(dāng)導(dǎo)引頭通過天線罩測量目標(biāo)時，使導(dǎo)引頭測量的目標(biāo)位置看起來好像從原來位置移開了一個角度，這個角度就是天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差（見圖1）。

為導(dǎo)彈俯仰角；為目標(biāo)視線角；為視在目標(biāo)視線角；為天線軸和彈軸間的夾角，即天線轉(zhuǎn)角；為目標(biāo)視線與彈軸間的夾角，即視角；為天線的跟蹤誤差。

由于罩壁條件不同，對于不同的視角，電軸的偏移是不同的，瞄準(zhǔn)線誤差隨視角的變化關(guān)系記作，天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差曲線的斜率稱為天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率，記作A，當(dāng)A>0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為正；當(dāng)A<0時，稱瞄準(zhǔn)線誤差斜率為負(fù)。

在尋的制導(dǎo)控制系統(tǒng)中，導(dǎo)引頭是用來測量視線角速度的。當(dāng)有天線罩存在時，導(dǎo)引頭輸出信號由兩部分組成：真實的視線角速度分量和天線罩引起的虛假分量。利用圖1的幾何關(guān)系，有：

（1）

（2）

式中，是天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

是導(dǎo)引頭測得的視線角速度中的虛假分量，該分量取決于天線罩誤差的斜率A，而且視線角速度、彈體轉(zhuǎn)動角速度也影響著該分量的量值。應(yīng)指出，由于彈體轉(zhuǎn)動角速度較視線角速度大得多，因此，由天線罩引起的視線角速度虛假分量對導(dǎo)引頭的測量精度、對制導(dǎo)系統(tǒng)的性能有嚴(yán)重的影響。

2 天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用補償法

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率常用的補償方法一般可分為機械加工補償和數(shù)字電路補償兩種。

2.1 機械加工補償

機械加工補償一般是通過工藝上的精心設(shè)計而制造出具有小A的天線罩，或以機械加工研磨補償、噴涂補償材料等方法以得到變壁厚的天線罩。

現(xiàn)有的文件中有采用局部修磨方法降低瞄準(zhǔn)線誤差斜率，就是屬于機械加工補償方法。這種補償方法是把天線罩誤差斜率理論與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合，經(jīng)過分析計算，從而確定對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的改進(jìn)加工。這就是目前以前使用較多的“局部修磨法”，即通過對天線罩內(nèi)表面局部區(qū)域的小量修磨，達(dá)到調(diào)整和改進(jìn)天線罩誤差斜率性能的目的。顯然這種方法降低對天線罩本身制造工藝和性能一致性要求，而且該方法直接也十分有效。但是該方法在修磨前需要通過測量計算處天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的變化規(guī)律，并根據(jù)該規(guī)律設(shè)計天線罩變壁厚規(guī)律，這個工作量十分大，且實際實現(xiàn)工藝相對復(fù)雜，且效果不是特別立項，過分依賴人為工藝和檢驗要求。

2.2 數(shù)字電路補償

數(shù)字電路補償方法是通過數(shù)字補償電路在導(dǎo)引頭模擬器中引入一個相應(yīng)的對消分量，來和導(dǎo)引頭信號進(jìn)行疊加，就基本上可以實現(xiàn)對天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率A的消除，使得最終用于參與控制的輸入信號變?yōu)榻咏硐氲臒o天線罩狀態(tài)的控制信號，從而很好的改善天線罩帶來的瞄準(zhǔn)線誤差影響。

數(shù)字電路補償方法的特點是設(shè)計靈活、電氣參數(shù)調(diào)整方便，且對天線罩的加工材料和罩璧厚度均無特殊要求?，F(xiàn)在有很多的利用現(xiàn)代控制理論的方法進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率補償，例如利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差，根據(jù)Kolmogorov定理關(guān)于BP網(wǎng)絡(luò)在Eucilid空間中映射關(guān)系（即信息處理功能）的證明，結(jié)合導(dǎo)引頭天線罩瞄準(zhǔn)線誤差產(chǎn)生的原因和特點，實際可以利用一個三層的BP網(wǎng)絡(luò)將導(dǎo)引頭天線視角、輻射波極化方向的量化值及輻射波頻率值映射而得到與天線罩瞄準(zhǔn)線誤差等價的信號，用以作為補償信號進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率的補償。該方法不再對天線罩加工工藝有過高的要求，也無需完整準(zhǔn)確地建立各相關(guān)部分的數(shù)學(xué)模型，反而充分考慮各種復(fù)雜因素的介入和多變量間的耦合問題，為實現(xiàn)最大限度地減小該誤差對系統(tǒng)的不良影響提供了條件。但BP算法的學(xué)習(xí)速度很慢，算法低效，而且BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗的可能性很大，而且很難解決實際問題的實例模型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇目前也尚無一種統(tǒng)一而完整的理論指導(dǎo)，一般只能由經(jīng)驗選定，總之利用BP網(wǎng)絡(luò)補償瞄準(zhǔn)線誤差的方法目前在工程上實現(xiàn)還處在理論階段，實現(xiàn)困難太大，代價太高。

3 基于微機對消裝置的補償方法

天線罩電性能測試采用尋零法，利用目標(biāo)特性大暗室天線罩測試系統(tǒng)，采用開環(huán)尋零方式的天線罩電性能測試系統(tǒng)，利用掃描架帶動發(fā)射天線測試差波束方向圖，再尋找最小值獲得零位。當(dāng)天線罩轉(zhuǎn)到某角度時，比較帶罩狀態(tài)下和無罩狀態(tài)下差方向圖零深位置的變化，通過計算分析得到天線罩的瞄準(zhǔn)線誤差。根據(jù)測試的瞄準(zhǔn)線誤差，按照要求通過計算分析得到天線罩瞄準(zhǔn)線誤差斜率。

為了檢驗天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的一致性，確定補償模型，我們首先對某個天線罩進(jìn)行多次測量，得出同一個天線罩多次測量，瞄準(zhǔn)線誤差的大小會有區(qū)別，但曲線形狀及拐點出現(xiàn)的位置均比較一致。因此，認(rèn)為用測量曲線作為基準(zhǔn)擬合出補償模型是可行的。

接下來需要根據(jù)測量結(jié)果擬合出補償模型，本著工程應(yīng)用簡單有效的原則，采用分段二階線性擬合的方法得到天線罩補償模型，輸入為俯仰、偏航兩個方向的天線轉(zhuǎn)角，輸出為俯仰、偏航兩個方向的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償值。

天線罩瞄準(zhǔn)線誤差統(tǒng)計模型可表示為：

，

式中、分別為俯仰、偏航兩個方向的誤差補償值，將補償值經(jīng)過導(dǎo)引頭模擬器傳遞函數(shù)后與導(dǎo)引頭輸出的制導(dǎo)指令相減，就可以得到補償后的指令，進(jìn)入制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)控制。（見圖2）

4 仿真結(jié)果分析

為了研究天線罩對脫靶精度的影響和天線罩補償?shù)男Ч约懊闇?zhǔn)線誤差一致性對補償效果的影響，采用將實測誤差值數(shù)字化的方法對數(shù)字仿真中的天線罩瞄準(zhǔn)線誤差數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，具體實現(xiàn)方法：首先選取一個基準(zhǔn)值，根據(jù)導(dǎo)引頭天線合成轉(zhuǎn)角求出合成誤差，再將合成誤差分配到俯仰、偏航兩個方向上去。

選取一條15 km×30 km的亞音速高遠(yuǎn)彈道進(jìn)行100次數(shù)字仿真，分為補償和不補償兩種情況，結(jié)果如表1。

可以看出，在完全補償?shù)那闆r下，制導(dǎo)精度可以得到明顯改善。

5 結(jié)語

利用微機對消裝置進(jìn)行天線罩瞄準(zhǔn)線誤差補償?shù)姆椒?，充分考慮了多通道尋的導(dǎo)彈工作時由于天線罩引進(jìn)的誤差，在考慮現(xiàn)有的工藝水平和能力的基礎(chǔ)上，提出的最合理經(jīng)濟且可行的方法，適合在工程上推廣使用。該方法對天線罩制造的一致性提出了較高要求，實際使用中需進(jìn)行嚴(yán)格把控。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋銀鎖.用局部修磨法降低陶瓷天線罩的瞄準(zhǔn)誤差斜率[J].航空兵器，2004（5）.

[2] 李小兵，劉興堂，鄧建軍，等.《補償天線罩瞄準(zhǔn)線誤差的方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報，2002（S1）.

[3] 宋銀鎖.天線罩瞄準(zhǔn)誤差測量原理和方案分析[J].航空兵器，1996（5）.endprint