郭 治,王 军,王向民

(南京理工大学自动化学院,江苏 南京 210094)

火药在炮膛内爆燃,推导弹头在膛内高速滑动的同时,还会烧蚀炮膛与磨损炮管,从而导致不可逆转的弹头初速减退,当初速减退到某个允许值时,炮管的寿命终结,必须更换炮管[1-2]。为了补偿由于初速减退而导致的射击误差,每次射击前都需要对初速减退量进行检测与估计。传统的估计方法是:人工测量炮室增长量、观测炮管内壁烧痕的数量和大小,再依据经验公式换算成初速减退量。弹头初速雷达出现后,用测速雷达测出的弹头初速序列来估计实际的弹头初速从而完成初速偏差修正,是当前正在推广的技术。在射击误差中,当不考虑对运动目标射击的运动假定误差时,初速误差是它的最大成分,而初速减退量是弹头初速误差的重要成分[3],因此,为弹头初速减退量构建一个定量的数学模型是一项重要的课题。

初速修正与炮管寿命检测,其实质是初速一步预测与初速减退量的长期预测问题。而利用状态方程求解预测问题,特别是一步预测问题的求解工具,是非常适宜的。特别是由于同一个炮管可能发射不同装药号的弹药,也可能发射不同类型(穿甲弹、榴弹、燃烧弹等)弹药,而这种转换又是随机的,其所导致的状态方程是时变的。此时,利用卡尔曼递推预测,即可以很方便地得到最优的(无偏最小方差)一步与多步预测。如果能给出导致初速偏差的各种因素对应的状态方程,不仅炮管寿命可以自动判别,而且可为弹头初速偏差修正提供最优解。……