1、引言

從近十年戰(zhàn)爭來看，精確制導(dǎo)武器的威力和打擊精度不斷提高，且在戰(zhàn)爭中得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。各軍事大國一方面加大力度研發(fā)高精度、摧毀力更強的制導(dǎo)武器。另一方面為現(xiàn)有的非智能彈增裝制導(dǎo)系統(tǒng)來提高其作戰(zhàn)效能，所以大力發(fā)展制導(dǎo)武器是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的趨勢。

制導(dǎo)系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，而飛行控制系統(tǒng)是眾多子系統(tǒng)之一，其可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到制導(dǎo)系統(tǒng)能否正常工作。針對非智能彈增裝制導(dǎo)系統(tǒng)的項目，設(shè)計了飛行控制計算機，并對其接口進(jìn)行靜態(tài)仿真。

2、飛行控制計算機工作原理

通過偵察手段或電子地圖，測量出目標(biāo)點的坐標(biāo)。飛機上的火控計算機根據(jù)目標(biāo)點的信息計算出可攻擊區(qū)，并計算出投彈點區(qū)域距離目標(biāo)點之間的彈道簇表，把該彈道簇表下傳至飛行控制計算機。

飛機起飛后，按照預(yù)先設(shè)定的方案飛至投彈區(qū)域，啟動彈載導(dǎo)航計算機和GPS組合導(dǎo)航儀進(jìn)行初始化對準(zhǔn)和標(biāo)定，并輸出開關(guān)量，啟動熱電池。

投彈后，鉆地彈進(jìn)入自由飛行區(qū)。此時彈載導(dǎo)航計算機根據(jù)慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS信息，實時計算出鉆地彈的位置和姿態(tài)，傳至飛行控制計算機。飛機控制計算機根據(jù)自由飛行初始階段的參數(shù)在彈道簇表中選擇一條方案彈道，飛機控制計算機將其與真實彈道、姿態(tài)進(jìn)行比對，計算出控制律。根據(jù)控制律調(diào)整方向舵，使得炸彈沿方案彈道飛行。圖l給出飛行控制計算機的工作原理。

3、飛行控制計算機硬件設(shè)計

飛行控制計算機的硬件設(shè)計主要包括：外圍接口設(shè)計、存儲器、開關(guān)量、電源、CPU、D／A轉(zhuǎn)換、A／D轉(zhuǎn)換等部分。因為彈載計算機要求具備運算速度快，外圍接口豐富，功耗低等特點，而TI公司設(shè)計的TMS320F2812型DSP廣泛用于系統(tǒng)控制，且能較好地適用于飛行控制計算機的設(shè)計，所以該系統(tǒng)設(shè)計采用TMS320F2812作為控制計算機的CPU。圖2給出彈載控制計算機的系統(tǒng)框圖。

4、飛行控制計算機軟件設(shè)計

飛機控制計算機的運行程序采用C語言編寫。在編寫該程序過程中，應(yīng)充分考慮程序的可靠性。尤其是在編寫通信程序時，采用環(huán)形緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)存儲方式，既可提高硬件存儲器的利用效率，也可提高數(shù)據(jù)快速檢索、糾錯的能力。在連接其他設(shè)備的過程中，飛機控制計算機的程序運行比較穩(wěn)定，能夠達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計的要求。另外，采用結(jié)合看門狗電路的設(shè)計、查詢和中斷方式進(jìn)行編程的方法也可以成為提高程序可靠性的重要手段。

主程序中設(shè)置了DSP程序的入口和運行框架，在主程序中通過調(diào)用初始化設(shè)置程序進(jìn)行硬件設(shè)置，通過判斷串口緩沖區(qū)的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，通過查詢狀態(tài)寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和流程控制。圖3給出飛行控制計算機的主程序流程圖。

5 、飛行控制計算機接口仿真及設(shè)計指標(biāo)

飛機控制計算機的軟硬件設(shè)計完成后，要想調(diào)試飛機控制計算機，必須與導(dǎo)航計算機、火控計算機、D／A輸出板連接，接收并處理控制計算機外圍的設(shè)備數(shù)據(jù)。但在靜態(tài)環(huán)境下，導(dǎo)航計算機無法輸出彈體高速飛行時的姿態(tài)信息和位置信息（主要是GPS數(shù)據(jù)）。所以只能設(shè)想編一個程序，利用數(shù)字仿真的方法實現(xiàn)電路的調(diào)試及系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)。該程序既要能實現(xiàn)與導(dǎo)航計算機、火控計算機、D／A輸出板和控制計算機接口的鏈接功能，又要能給控制計算機提供用于仿真的方案彈道和真實彈道，并且具有良好的人機界面，使其能夠?qū)崟r觀測各點的仿真結(jié)果。

通過計算鉆地彈的運動學(xué)方程，并將其保存于一個dandao．txt的文件可得到方案彈道。實際彈道是在方案彈道的基礎(chǔ)上疊加一個誤差信號e（k），將其存于彈道txt文件中。所以方案彈道與實際彈道的差值即是誤差信號e（k）。該信號是人為控制的，所以在計算控制律時，一個已知的輸入信號必然有一個確定的輸出，這樣選取的目的就是便于檢驗計算控制律的準(zhǔn)確性。

該程序偏重于利用控制計算機以外的設(shè)備接口仿真和校驗控制計算機的設(shè)計功能，檢驗它與系統(tǒng)連接的可靠性。利用仿真計算機的兩個串行口分別仿真火控計算機、導(dǎo)航計算機與控制計算機相連的接口，并按照數(shù)據(jù)協(xié)議給飛機控制計算機傳送彈體飛行時的仿真數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算控制變量，并實時顯示解算結(jié)果。該程序經(jīng)過編譯，并與控制計算機聯(lián)調(diào)，能夠較好地仿真控制計算機的外部接口和設(shè)備性能。圖4給出其仿真界面。

經(jīng)過多次仿真和測定，系統(tǒng)接口和功能已基本滿足彈載控制計算機的技術(shù)要求，且達(dá)到以下性能指標(biāo)：①控制變量精度為0．01°；②單點控制律的輸出時間小于1 ms；③彈道裝訂的時間為5 s／1 000點；④彈道裝訂容量為256 000點；⑤功耗小于8 W。

6 、結(jié)語

為了滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的軍事需要，著重研究某航彈控制計算機的設(shè)計原理，并對系統(tǒng)的電路特性進(jìn)行仿真，使得模擬鉆地航彈的飛行控制原理有了一個可操控的實現(xiàn)平臺。實踐證明，該設(shè)計方法具有通用性，且系統(tǒng)工作可靠，能夠有效地仿真彈載計算機的功能，并能方便地檢驗彈載計算機的工作狀態(tài)。

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