一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统技术方案

本发明专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统结合实际靶试数据还能完成侵彻过程中计算模型的校正，给出侵彻过载系统使用环境边界约束条件。其可以替代费用高、难以进行的实弹试验，避免数学仿真中一些部件难以准确建立数学模型的困难，克服了实弹打靶测试高速侵彻过载的难度和危险性；其仿真侵彻深度与实测侵深的相对误差都在5％以内，此半实物仿真系统能够准确地模拟侵彻过程，并且系统误差小，仿真侵彻深度精度高；其能够实现对硬目标侵彻过载系统的发火可靠性、炸深控制能力、引战配合能力进行评估。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于侵彻
，尤其涉及一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统。
技术介绍
传统高速侵彻的性能评估是通过实弹打靶试验来进行，这种方式能够真实反映出侵彻过载系统的作用效果。然而，侵彻过载系统实际应用的外部环境的不确定性，弹目交会条件的随机性，不能在实弹打靶考核中反映。并且由于实弹打靶测试侵彻过载系统费用较高，因此利用计算机对硬目标侵彻进行半实物仿真是当前较为经济有效的一种方法。半实物仿真(硬件在回路仿真)是在系统的仿真回路中接入控制器、执行机构或传感器等部分实物以取代相应数学模型的仿真。半实物仿真是介于数学仿真和物理仿真之间的一种仿真技术，比单纯的数学仿真具有更高的可信度和准确度，更接近于最终系统，同时又兼具数学仿真的分析能力和可控的柔性变形能力，克服了物理仿真费用高、不易修改系统参数的缺点，具有更高真实度的可能性，是仿真技术中置信水平最高的一种仿真方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统，其高速、真实的反映出弹丸侵彻过程，为高速侵彻的性能评估提供了准确的数据。本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统，其包括：发送模拟信号模块、仿真显示模块和取自真实弹丸上的智能起爆控制模块；其中，发送模拟信号模块包括：主控单元和DA转换单元；智能起爆控制模块包括：信号调理单元和智能控制单元；主控单元，储存弹丸侵彻过载的加速度数据以及装定信息，将弹丸侵彻过载的加速度数据的时间发送间隔调整成与DA转换单元的电压建立所用时间一致，并通过USB总线将调整后的弹丸侵彻过载的加速度数据发送给DA转换单元，并通过SCI或RS232将装定信息发送给智能起爆控制模块的智能控制单元；其中，弹丸侵彻过载的加速度数据属于离散信号；弹丸侵彻过载的加速度数据包括在正侵彻和斜侵彻两种侵彻方式下的加速度数据，侵彻对象为单层靶板和多层靶板；装定信息是指相应弹丸加速度下弹丸起爆时，弹丸到达的单层靶板的设定深度或多层靶板的设定层数；加速度数据和装定信息存储在主控单元的侵彻过载数据库中；DA转换单元，将所接收的加速度数据转换成模拟加速度信号，模拟加速度信号属于连续信号，并将其发送给信号调理单元；信号调理单元，对属于连续信号的模拟加速度信号进行滤波处理，消除模拟加速度信号中的高频噪声，获得侵彻模拟加速度信号，并将其发送给智能控制单元；智能控制单元，将所接收的侵彻模拟加速度信号转换成加速度数字信号，并将加速度数字信号实时与设定阈值电压比较，当达到设定的阈值电压时，将加速度数字信号调整成真实的加速度数字信号，并根据真实的加速度数字信号实时计算弹丸的侵彻速度和侵彻深度，将真实的加速度数字信号、侵彻速度和侵彻深度实时存储并通过SCI或RS232将其发送给仿真显示模块；同时将侵彻深度和装定信息中单层靶板的设定深度进行比较，当侵彻深度达到单层靶板的设定深度时，或者侵彻深度达到多层靶板的设定层数所在的深度时，发送起爆信号给仿真显示模块，并存储该起爆信号；仿真显示模块，实时显示弹丸侵彻过程中的真实的加速度数字信号、侵彻速度和侵彻深度，当接收到起爆信号时，显示起爆。进一步的，主控单元中将弹丸侵彻过载的加速度数据的时间发送间隔调整成与DA转换单元的电压建立时间一致的方式是：根据时间相似理论，在已知Δt原、M的条件下获得Δt模，即Δt模＝Δt原×M，将弹丸侵彻过载的加速度数据的时间发送间隔与Δt模调整成一致；其中，Δt原为弹丸侵彻过载的加速度数据的采样时间间隔，Δt模为DA转换单元的电压建立所用时间，M称为时间相似常数。进一步的，智能控制单元中将加速度数字信号调整成真实的加速度数字信号的方式是：将智能控制单元的系统采样时间T除以常数M获得弹丸侵彻过载的加速度数据的发送时间间隔，该发送时间间隔与弹丸侵彻过载的加速度数据的采样时间间隔相等，从而实现相似过程Δt模→Δt原的变换，并以该发送时间间隔将真实的加速度数字信号发送给仿真显示模块，还原真实侵彻过程。进一步的，DA转换单元的电压建立时间为10ms。有益效果：本专利技术可以替代费用高、难以进行的实弹试验，避免数学仿真中一些部件难以准确建立数学模型的困难，克服了实弹打靶测试高速侵彻过载的难度和危险性；本专利技术的仿真侵彻深度与实测侵深的相对误差都在5％以内，此半实物仿真系统能够准确地模拟侵彻过程，并且系统误差小，仿真侵彻深度精度高；本专利技术能够实现对硬目标侵彻过载系统的发火可靠性、炸深控制能力、引战配合能力进行评估；本专利技术结合实际靶试数据还能完成侵彻过程中计算模型的校正，给出侵彻过载系统使用环境边界约束条件。附图说明图1为本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统原理图；图2为本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统的发送模拟信号模块流程图；图3为本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统的智能起爆控制模块流程图；图4为本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统的仿真显示模块流程图。具体实施方式如图1所示，一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统，其特征在于，包括：发送模拟信号模块、仿真显示模块和取自真实弹丸上的智能起爆控制模块；；其中，发送模拟信号模块包括：主控单元和DA转换单元；智能起爆控制模块包括：信号调理单元和智能控制单元；仿真显示模块是本专利技术的侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统的显示设备；主控单元，储存弹丸侵彻过载的加速度数据以及装定信息，将弹丸侵彻过载的加速度数据的时间发送间隔调整成与DA转换单元的电压建立时间间隔一致，并通过USB总线将调整后的弹丸侵彻过载的加速度数据发送给DA转换单元，并将装定信息发送给智能起爆控制模块的智能控制单元；其中，弹丸侵彻过载的加速度数据属于离散信号；弹丸侵彻过载的加速度数据包括在正侵彻和斜侵彻两种侵彻方式下的加速度数据，侵彻对象为单层靶板和多层靶板下的加速度数据；装定信息是指相应弹丸加速度下弹丸起爆时，弹丸到达的单层靶板的设定深度或多层靶板的设定层数；加速度数据和装定信息存储在主控单元的侵彻过载数据库中；DA转换单元，将调整后的加速度数据转换成模拟加速度信号，模拟加速度信号属于连续信号，并将其发送给信号调理单元；由于DA转换单元的输出电压范围为0-10V，输入信号不能为负数，因此需要对实测的加速度信号进行处理使其数据点全部非负；而且DA转换模块的输出电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统，其特征在于，包括：发送模拟信号模块、仿真显示模块和取自真实弹丸上的智能起爆控制模块；其中，发送模拟信号模块包括：主控单元和DA转换单元；智能起爆控制模块包括：信号调理单元和智能控制单元；主控单元，储存弹丸侵彻过载的加速度数据以及装定信息，将弹丸侵彻过载的加速度数据的时间发送间隔调整成与DA转换单元的电压建立所用时间一致，并通过USB总线将调整后的弹丸侵彻过载的加速度数据发送给DA转换单元，并通过SCI或RS232将装定信息发送给智能起爆控制模块的智能控制单元；其中，弹丸侵彻过载的加速度数据属于离散信号；弹丸侵彻过载的加速度数据包括在正侵彻和斜侵彻两种侵彻方式下的加速度数据，侵彻对象为单层靶板和多层靶板；装定信息是指相应弹丸加速度下弹丸起爆时，弹丸到达的单层靶板的设定深度或多层靶板的设定层数；加速度数据和装定信息存储在主控单元的侵彻过载数据库中；DA转换单元，将所接收的加速度数据转换成模拟加速度信号，模拟加速度信号属于连续信号，并将其发送给信号调理单元；信号调理单元，对属于连续信号的模拟加速度信号进行滤波处理，消除模拟加速度信号中的高频噪声，获得侵彻模拟加速度信号，并将其发送给智能控制单元；智能控制单元，将所接收的侵彻模拟加速度信号转换成加速度数字信号，并将加速度数字信号实时与设定阈值电压比较，当达到设定的阈值电压时，将加速度数字信号调整成真实的加速度数字信号，并根据真实的加速度数字信号实时计算弹丸的侵彻速度和侵彻深度，将真实的加速度数字信号、侵彻速度和侵彻深度实时存储并通过SCI或RS232将其发送给仿真显示模块；同时将侵彻深度和装定信息中单层靶板的设定深度进行比较，当侵彻深度达到单层靶板的设定深度时，或者侵彻深度达到多层靶板的设定层数所在的深度时，发送起爆信号给仿真显示模块，并存储该起爆信号；仿真显示模块，实时显示弹丸侵彻过程中的真实的加速度数字信号、侵彻速度和侵彻深度，当接收到起爆信号时，显示起爆。...

【技术特征摘要】
1.一种侵彻过载信息实时处理半实物仿真系统，其特征在于，包括：发送模
拟信号模块、仿真显示模块和取自真实弹丸上的智能起爆控制模块；
其中，发送模拟信号模块包括：主控单元和DA转换单元；智能起爆控制
模块包括：信号调理单元和智能控制单元；
主控单元，储存弹丸侵彻过载的加速度数据以及装定信息，将弹丸侵彻过
载的加速度数据的时间发送间隔调整成与DA转换单元的电压建立所用时间一
致，并通过USB总线将调整后的弹丸侵彻过载的加速度数据发送给DA转换单
元，并通过SCI或RS232将装定信息发送给智能起爆控制模块的智能控制单元；
其中，弹丸侵彻过载的加速度数据属于离散信号；弹丸侵彻过载的加速度
数据包括在正侵彻和斜侵彻两种侵彻方式下的加速度数据，侵彻对象为单层靶
板和多层靶板；装定信息是指相应弹丸加速度下弹丸起爆时，弹丸到达的单层
靶板的设定深度或多层靶板的设定层数；加速度数据和装定信息存储在主控单
元的侵彻过载数据库中；
DA转换单元，将所接收的加速度数据转换成模拟加速度信号，模拟加速度
信号属于连续信号，并将其发送给信号调理单元；
信号调理单元，对属于连续信号的模拟加速度信号进行滤波处理，消除模
拟加速度信号中的高频噪声，获得侵彻模拟加速度信号，并将其发送给智能控
制单元；
智能控制单元，将所接收的侵彻模拟加速度信号转换成加速度数字信号，
并将加速度数字信号实时与设定阈值电压比较，当达到设定的阈值电压时，将
加速度数字信号调整成真实的加速度数字信号，并根据真实的加速度数字信号

\t实时计算弹丸的侵彻速度和侵彻深度，将真实的加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗宝，高世桥，牛少华，刘海鹏，管延伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11