Accuracy Test Technologies for Air-to-ground Missile Fire Control System Based on Uniform Design Method

CHEN Jingzhi

doi:10.15892/j.cnki.djzdxb.2019.05.018

Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance >

2019 , Vol. 39 >Issue 5: 77 - 80

DOI: https://doi.org/10.15892/j.cnki.djzdxb.2019.05.018

Accuracy Test Technologies for Air-to-ground Missile Fire Control System Based on Uniform Design Method

CHEN Jingzhi

Expand

Chinese Flight Test Establishment, Xi’an 710089, China

Received date: 2018-10-19

Online published: 2025-05-12

Fold

Abstract

Aimed at reduce the number of test times, and ensure that the testing points distribute uniformly among the test area. The accuracy test technologies for airborne air-to-ground missile fire control system are used. On the based of the uniform design theory, we select controllable factors including relative altitude, target velocity to design accuracy test. Using the uniform designing simulation, the test profile simulation result was given, and arrange dynamic accuracy test. According to the results, this method can reduce the test times, ensure that the testing points distribute uniformly, and improve the test efficiency,it has a higher application worth for missile fire control system test design.

Key words： air-to-ground missile; fire control system; accuracy test; uniform design

Cite this article

CHEN Jingzhi . Accuracy Test Technologies for Air-to-ground Missile Fire Control System Based on Uniform Design Method[J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2019 , 39(5) : 77 -80 . DOI: 10.15892/j.cnki.djzdxb.2019.05.018

0 引言

机载空地导弹火控系统是对地移动或静止目标实施精确打击武器系统的主要组成部分,其动态精度指标是飞机综合航电火控系统的重要指标之一,是系统效能考核和评定的主要内容。

空地导弹火控系统动态精度试验一般在外场进行,其特点有试验影响因素多、动用资源广、组织实施难度大、技术复杂度高等^[1-2]。传统的空地导弹火控系统动态精度试验设计主要依靠专家经验,无法满足现代复杂火控系统精度评价的要求。文中采用基于均匀设计方法对动态精度试验剖面进行设计,对空地导弹火控精度试验剖面进行了仿真,并给出了试验剖面仿真结果。对于机载制导武器火控精度试验设计具有实际工程意义。

1 试验设计方法介绍

试验设计是应用理论方法,科学安排试验的一项技术,典型的试验设计方法有参数设计法、正交设计法和全面试验法等。均匀设计方法是一种近年来兴起的新型试验设计方法,是单纯从均匀性出发,让试验点在试验范围内均匀散布的一种试验设计方法^[3]。均匀设计理论将数论和多元统计相结合,强调试验点的均匀分布特性,以通过较少试验来获得较多的信息;可高效地选取有代表性的、能反映样本体系主要特征的试验点,在需要进行多水平试验时,可大大降低试验的次数,试验次数是水平数的一次方,试验数据利用计算机进行多元统计,可以定量分析各因素对试验结果的影响^[4-6]。

文中依托均匀设计理论,开展空地导弹火控系统试验方法设计。首先进行试验因素的设计,其次根据均匀设计表,对试验因素进行仿真设计,最终给出试验剖面仿真结果。

2 空地导弹火控系统试验剖面设计

2.1 可控因素的确定

以典型对地面移动目标攻击场景为例,分析影响空地导弹火控系统动态精度试验结果的要素,确定试验剖面包含的主要可控因素有:

1)相对高度(载机相对目标);

2)目标速度;

3)相对航向;

4)目标方位角;

5)射程。

2.2 试验剖面的确定

确定试验剖面的可控因素后,即可设计可控因素的水平数,一般遵循下面两项原则:

1)在导弹火控系统的作战应用范围内,各试验因素有效区间内均匀取值;

2)按照均匀设计理论,试验的水平数应取因素数的3~5倍。

可控因素和水平数确定后,运用均匀设计理论,便可得到每个试验剖面的具体参数,如载目相对高度、目标速度、射程等。根据试验剖面可设计出具体的动态精度试验条件和方法^[7-8]。

3 仿真设计与应用

3.1 确定试验剖面可控因素

以近程空地导弹火控系统的典型作战性能参数为例,确定可控因素取值范围如下:

1)相对高度:1~4 km;

2)目标速度:50~120 km/h;

3)相对航向:-180°~180°;

4)目标方位角:-50°~50°;

5)射程:3~10 km。

3.2 确定可控因素水平数

在设计试验水平时,既要考虑到实际需要,又要保证试验的误差比较小。均匀设计法可保证试验点均匀散布,且相比其他试验设计方法所需的试验次数较少, 但不可一味地追求少的试验次数,过少的试验次数很可能降低试验结果的置信度,导致使试验和研究停留在表面化的水平上。根据前述水平数确定原则,试验水平数取因素数的3倍,即水平数取值15,试验因素水平数见表1。

表1 试验因素水平数

因素	相对高度/ km	目标速度/ (km/h)	相对航向/ (°)	目标方位角/ (°)	射程/ km
1	1	50	-180	-50	3
2	1.4	55	-132	-42	3.5
3	1.6	60	-108	-35	4
4	1.8	65	-84	-28	4.5
5	2.0	70	-60	-21	5
6	2.2	75	-36	-14	5.5
7	2.4	80	-12	-7	6
8	2.6	85	12	0	6.5
9	2.8	90	36	7	7
10	3	95	60	14	7.5
11	3.2	100	84	21	8
12	3.4	105	108	28	8.5
13	3.6	110	132	35	9
14	3.8	115	156	42	9.5
15	4	120	180	50	10

3.3 试验剖面仿真设计及试验结果

开展机载空地导弹火控系统动态精度试验剖面设计,应用均匀设计理论,将相对高度、目标速度等可控因素量化且选取合适的试验点,并建立数学模型。

进行试验均匀设计, 均匀设计表的代号为

U n *

(q^s)或U_n(q^s), 其中“U”代表均匀设计, “n”代表需要做n次试验, “q”代表每个因素有q个水平, “s”代表均匀设计表有s列。U的右上角“*”代表不同类型的均匀设计表。通常加“*”的均匀设计表有更好的均匀性^[9]。

选择

U 15 *

(15⁷)均匀设计表(见表2),按照对应的使用表(见表3),选用均匀设计表中的第2、3、4、5、7列安排试验,均匀设计偏差D=0.227 2。

**表2 所采用的均匀设计表 $U 15 *$ (15⁷)**

n	s
n	1	2	3	4	5	6	7
1	1	5	7	9	11	13	15
2	2	10	14	2	6	10	14
3	3	15	5	11	1	7	13
4	4	4	12	4	12	4	12
5	5	9	3	13	7	1	11
6	6	14	10	6	2	14	10
7	7	3	1	15	13	11	9
8	8	8	8	8	8	8	8
9	9	13	15	1	3	5	7
10	10	2	6	10	14	2	6
11	11	7	13	3	9	15	5
12	12	12	4	12	4	12	4
13	13	1	11	5	15	9	3
14	14	6	2	14	10	6	2
15	15	11	9	7	5	3	1

**表3 $U 15 *$ (15⁷)的使用表**

s	列号	D
2	1 3	0.083 3
3	1 2 6	0.136 1
4	1 2 4 6	0.155 1
5	2 3 4 5 7	0.227 2

使用均匀设计软件,完成试验方案模型的仿真设计,试验剖面仿真界面见图1。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图1 试验剖面仿真界面

试验方案仿真结果如图2。试验剖面态势如图3,图3中选取相对航向(图中以三角形箭头指向表示)、目标方位角θ、射程R三个因素作为变量进行显示,可以直观地观察所设计的试验态势。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图2 试验剖面仿真结果

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图3 试验剖面态势图

按照试验剖面仿真结果进行空地导弹火控系统动态试验,并记录试验中的火控系统射击诸元实际值与标准值,进行误差统计与分析,得到射击诸元一次差序列,典型的射击诸元有目标距离、目标方位角、目标俯仰角等,以试验剖面5为例,其一次差曲线如图4所示(单位经归一化处理)。对一次差序列进行分析处理,可给出火控系统动态精度评定结果。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图4 射击诸元一次差曲线

4 结论

根据仿真结果,所选择的15个试验剖面能覆盖空地导弹火控系统精度试验的相对高度、目标速度、相对航向、目标方位角和射程等因素的各个范围取值,保证试验点的选取均衡分布、全面考核。采用的均匀设计仿真方法成功地解决了空地导弹武器系统精度试验剖面设计问题。该方法能使试验方案设计和结果评定更为科学合理,具有较高的应用价值。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

[1]	冯北前. 现代机载空面武器系统试飞技术[J]. 飞行力学, 2016, 34(2):72-74.

[2]	陈敬志, 陈华, 王宣世. 空舰导弹火控系统精度分析研究[J]. 现代防御技术, 2013, 41(3):38-41.

[3]	方开泰, 刘民千, 周永道. 试验设计与建模[M]. 北京: 高等教育出版社, 2011.

[4]	郭祥艳, 王杰娟. 均匀设计方法在雷达抗干扰仿真试验中的应用[J]. 火力与指挥控制, 2015, 40(8):160-163.

[5]	曹裕华. 装备试验设计与评估[M]. 北京: 国防工业出版社, 2016.

[6]	张国秋, 王文璇. 均匀试验设计方法应用综述[J]. 数理统计与管理, 2013, 32(1):89-99.

[7]	费惠佳, 张曦. 反舰导弹抗干扰仿真试验设计与数据分析平台[J]. 火力与指挥控制, 2013, 38(9):171-174.

[8]	李焱. 基于均匀设计的多目标进化算法[J]. 电子测试, 2013(9):27-32.

[9]	郭祥艳, 王杰娟. 均匀设计方法在雷达抗干扰仿真试验中的应用[J]. 火力与指挥控制, 2015, 40(8):160-163.

Options

Outlines

n	s
n	1	2	3	4	5	6	7
1	1	5	7	9	11	13	15
2	2	10	14	2	6	10	14
3	3	15	5	11	1	7	13
4	4	4	12	4	12	4	12
5	5	9	3	13	7	1	11
6	6	14	10	6	2	14	10
7	7	3	1	15	13	11	9
8	8	8	8	8	8	8	8
9	9	13	15	1	3	5	7
10	10	2	6	10	14	2	6
11	11	7	13	3	9	15	5
12	12	12	4	12	4	12	4
13	13	1	11	5	15	9	3
14	14	6	2	14	10	6	2
15	15	11	9	7	5	3	1

n	s
n	1	2	3	4	5	6	7
1	1	5	7	9	11	13	15
2	2	10	14	2	6	10	14
3	3	15	5	11	1	7	13
4	4	4	12	4	12	4	12
5	5	9	3	13	7	1	11
6	6	14	10	6	2	14	10
7	7	3	1	15	13	11	9
8	8	8	8	8	8	8	8
9	9	13	15	1	3	5	7
10	10	2	6	10	14	2	6
11	11	7	13	3	9	15	5
12	12	12	4	12	4	12	4
13	13	1	11	5	15	9	3
14	14	6	2	14	10	6	2
15	15	11	9	7	5	3	1

模态框（Modal）标题

Abstract

Cite this article

0 引言

1 试验设计方法介绍

2 空地导弹火控系统试验剖面设计

2.1 可控因素的确定

2.2 试验剖面的确定

3 仿真设计与应用

3.1 确定试验剖面可控因素

3.2 确定可控因素水平数

表1 试验因素水平数

3.3 试验剖面仿真设计及试验结果

表2 所采用的均匀设计表 U 15 *(157)

表3 U 15 *(157)的使用表

图1 试验剖面仿真界面

图2 试验剖面仿真结果

图3 试验剖面态势图

图4 射击诸元一次差曲线

4 结论

References

**表2 所采用的均匀设计表 $U 15 *$ (15⁷)**

**表3 $U 15 *$ (15⁷)的使用表**

n	s
n	1	2	3	4	5	6	7
1	1	5	7	9	11	13	15
2	2	10	14	2	6	10	14
3	3	15	5	11	1	7	13
4	4	4	12	4	12	4	12
5	5	9	3	13	7	1	11
6	6	14	10	6	2	14	10
7	7	3	1	15	13	11	9
8	8	8	8	8	8	8	8
9	9	13	15	1	3	5	7
10	10	2	6	10	14	2	6
11	11	7	13	3	9	15	5
12	12	12	4	12	4	12	4
13	13	1	11	5	15	9	3
14	14	6	2	14	10	6	2
15	15	11	9	7	5	3	1