4-78  高速侵彻复杂介质的实时测定

朱松俭  苏  伟

智能硬目标侵彻武器是攻击深埋地下或有其他防护层的军事目标的重要武器，设计目标是在确定介质目标的最佳深度引爆弹头，达到最佳的毁伤效能。硬目标侵彻武器引信功能的实质，就是收集到弹体侵彻这些介质的充分信息，并在此基础上做出适时起爆的决定。

　　与以往的计算方法相比，在这种方法中，把加速度计数据作为与侵彻弹体所感应的压强紧密关联的波动量度，而不是作为确定的加速度值；用特征提取代替利用测量加速度计读数来估算侵彻速度和侵彻深度。这些特征随着侵彻体穿过不同的介质而发生变化。在每个提取单元中，包括信号幅值、加速度计输出信号的导数、信号幅度的陡变3种类别，从这3个类别中选择的相应特征进行提取，提取单元的操作是同时进行的。分类基于规则方法，这种方法按照从特征提取器中提取出的特征进行介质的分类，决策方法则按照分类来确定弹丸是否已到达目标中。

在该算法中定位于加速度信号幅值、加速度计输出信号的导数、加速度信号幅值陡变的测量3个类别，选择5个特征。所有的这些特征都取自一个大小被优化了的窄窗。特征1和特征2来自于第一个类别，特征3和特征4来自于第二个类别，特征5来自第三个类别。特征1是连续4个窗口信号强度的平均值，特征2是连续两个窗口信号强度的平均值，特征3是对相邻数据点之间加速度信号导数绝对值的平均值变化的测定，特征4则是对相邻窗口之间变化的测定，特征5是对加速度信号陡变的测定。

在算法的理论研究中，为了扩大适应性和更加详细的测定被侵彻介质，以空气、泥沙地和混凝土3种典型介质为例，每种介质被分为几个子集，噪声作为单独的一类。介质的判别标准是前述各子集中典型介质对应的特征值的取值范围和判别介质类型的特征值的组合。利用实验数据，借助仿真工具将这种算法对介质的判别效果进行了仿真分析。加速度曲线来自无后坐力平衡炮侵彻介质靶板的实验测试数据，基于介质判别标准和实验数据的仿真分析结果与实际介质性质吻合得很好。

　　由仿真分析看出，该算法的运算过程简单，计算量小，工程实现难度不大。在实际应用中，可以根据被攻击目标的介质可能的组成情况(单一介质或多介质)，对该算法进行初始参数装定，来设定相应的介质子集和判别阈值，优化所选的介质子集数目及类型，简化计算过程和减少计算量，提高运算效率，缩短运算时间，从而进一步降低工程实现的难度。