4-89  钻地弹自适应引信方案

杜连明  杨黎明

不论机械引信、全电子引信还是机电一体化引信，都利用传感器对环境、目标进行探测，获取信息，并加以识别和处理，用于对战斗部安全保障和炸点控制。通常，钻地弹自适应引信利用加速度传感器测量弹体侵彻过程的加速度信号，一方面运用数字信号处理技术提取加速度信号的特征信息，如加速度幅度、拐点、上升沿、突变次数等，由此对目标层数有效判别，实现定层引爆；另一方面，在已知侵彻初速度和侵彻角度时，对加速度信号积分便得到实时侵彻速度，再次积分可得侵彻深度，从而实现定深引爆。

钻地弹自适应引信方案如图1所示。其中，加速度信号通过三轴加速度传感器获取，x为弹轴方向加速度，y，z为侧向加速度，x，y，z两两相互正交。传感器信号模拟处理部分包括传感器信号补偿、滤波、放大等，目的在于使电信号与加速度有较好的线性对应关系，且与A/D变换器模拟输入匹配。由于钻地弹侵彻速度很快（1~3 Ma），经历时间很短，要实时完成介质识别或侵彻深度计算，必须有充足的实时数据，因此不仅要求传感器具有很高的响应频率，也要求A/D变换器有较高的转换频率（约1 MHz）。目标介质实时识别和侵彻深度计算都需要大量的数学运算，要实现实时处理，在软件设计上，必须研究既简化又实用的算法，程序设计尽量优化，硬件最好选用高速数字信号处理器。

介质识别技术应用于地下目标和多层目标，该技术通过对加速度信号特征提取获得特征参数，并与事先设置的特定阈值，比如土壤、沙、混凝土、空气等的特征值及混凝土到空气、混凝土到沙层等的过渡特性比较，分析出侵彻介质和过渡特性。在侵彻过程中，引信系统连续地对侵彻介质实时识别，连续记录侵彻过程，并即时判断弹体是否到达预先设置起爆点。定深引爆要求事先设置引爆深度，装定侵彻角和侵彻初速度，侵彻过程中对加速度信号双重积分，实时计算侵彻深度，当深度到达预设深度时，输出引爆信号。跳弹利用侧向加速度是否达到一定限值作为跳弹的判断依据。

逻辑判断根据在发射阵地或由飞行员在钻地弹发射前进行的引信模式选择和引信参数设置，决定引信系统不同的工作方式，即执行不同的程序模块。除跳弹或损坏判断以及后备延时模块在每种模式下都必须工作外，定深、定层、定时模块只有在相应引信模式选择下才工作。由于定深和定层模块的运算量都比较大，因此在设计中避免了两个模块同时运行，以避免因处理器负担太重影响系统的实时性。触发延迟和后备延时可直接利用DSP的内部定时器完成。

自适应引信是基于深度辨别、介质识别和层数辨别技术的智能引信技术，是钻地弹精确控制炸点的关键技术，但要真正实现，还将面临很多技术难题。高G值加速度传感器的研制、硬件设计、钻地过程特征曲线获取、系统在高G值长脉冲冲击下的生存、各种阈值设置、系统功能检验等都需要深入研究。