华东船舶工业学院硕士学位论文小型舰艇嵌入式光电控制系统姓名：袁渊申请学位级别：硕士专业：机械制造及自动化指导教师：曾文火20030108研究生学位论文用纸No.11绪论现代高技术条件下海上作战日益复杂呈现出空中水面水下和电磁四维空间的立体化多层次和全方位作战姿态体现了高速度高强度高精度电子化信息化和自动化的特点为了满足这种海上复杂作战需求近10年来一些主要国家海军发展新一代舰载指火控系统并对已装备的指火控系统和武器系统进行重大的改进研制出一大批新一代指火控系统并陆续装备各种舰艇在新一代指火控系统发展中一些主要国家的海军以空前的规模和速度应用新技术主要是计算机技术和信息技术大大提高了新一代产品的战术技术性能冷战结束后一些国家军费的削减虽然对海军的发展有一定影响但并没有影响海军指火控系统的发展相反其目前的发展速度日益加快近程舰炮火控系统是火控系统中比较复杂的一种其一因为舰艇在海上作战舰船本身在航行其攻击目标是高空或低空的悬停武装直升机高速飞机导弹等所以要在舰船不稳定的运动下对运动目标进行滤波它的滤波要考虑许多因素滤波比较复杂第二在海战中作战环境极其恶劣在火力控制的解算过程中要考虑到这些恶劣环境的影响包括恶劣的气象条件舰船在波浪中的摇摆而产生的舰船纵横摇等姿态角的不停变化还要考虑到各种坐标系之间的转换问题1.1选题的意义当今世界虽然冷战已经结束多极化格局正在形成但在某些局部地区并不太平我们必须建立一支强大的海军才能保卫伟大的祖国不受侵犯才能保卫改革开放的伟大成果舰载近程武器系统作为水面舰艇的最后一道防线对于水面舰艇的生存能力意义重大因此在海军战斗中快速发现和识别目标准确的跟踪敌方目标对目标的运动参数进行精确的滤波和预测快速而高精度的求解舰炮射击诸元加快近程中程舰炮随动系统响应速度缩短从发现目标到对目标实施射击的反应时间提高舰炮对目标的射击精度是提高我军舰艇作战和防御能力关键缩短舰炮射击反应时间提高射击精度对敌方的飞机或导弹等目标实施快速和准确的拦截在敌方攻击或摧毁我军舰艇前消灭对方是舰载近中程火炮的首要任务打中打不中关键在火控火控是精确打击目标的关键所在所以有必要对华东船舶工业学院研究生学位论文用纸No.2火控的几个关键部分进行研究以提高火控系统的功能提高我国海军的战斗力1.2火控发展史[1]1923年英国埃利奥特(Elliott)公司首先研制了带有摩擦积分器的机械式模拟计算机帮助火炮射击运动目标并装于纳尔逊(Nelson)号和罗德尼(Rodny)号舰上30年代对射表计算进行了数学研究随着精密机械工业的发展机械式模拟计算机提高了精度其使用一直延至50年代初期从主流上看到第二次世界大战后期之前可算是机械式指挥仪的发展阶段其顶峰可以舰用球50火炮射击指挥仪和特留姆(трюм)鱼雷射击指挥仪为代表战争加速了火控技术的发展电气工业促进了火控技术的进步自动控制理论奠定了新一代指挥仪机电模拟和电子模拟的理论基础1940年前后柯尔莫哥洛夫(колмогоровAH)和维纳(WienerN)独立地总结和研究出被后人称为维纳滤波的估计方法特别是维纳根据某项防空火力控制问题独立地提出了连续时间线性预测问题对一类广义平稳随机过程的内插外推和平滑进行了研究用变分的方法导出了最佳预报量的一个明显公式在五个条件下导出了维纳滤波维纳导出的被后人称之为维纳何甫积分方程用频率法对具有有理密度的广义平稳随机过程给出了它的解最佳重量函数之后的十几年大体上都在推广维纳滤波有的将观察时间推广到有限区间有的推广到非平稳随机过程有的推广到多维平稳随机过程等等其中查第(ZadehLA)等人的工作对有理谱密度过程在有限观察时间内得出了最佳重量函数的显式解这一研究成果一直是机电式(包括电子模拟式)火炮射击指挥仪设计的理论基础加之微电机等解算元件的问世阻容元件的成功使用使整个50年代成为机电式电子模拟式指挥仪发展完善装备部队的时代其中以前苏联6型高炮指挥仪潜艇Л-633鱼雷射击指挥仪为代表50年代中期至60年代中期国际自动控制界展开了大辩论模拟机派和数字机派各执己见国内自动控制界(包括火控界)自觉和不自觉的参加了这场辩论模拟机派认为模拟机理论成熟元件工艺均趋完善造价低廉操作简便维护方便可靠性高虽然精度在百分级上但能满足与观测器材配套的要求同时他们又提出了在技术上进一步发展的途径小型化采用新的元器件等等此间数字计算机正处于由电子管向晶体管更新的过程中数字机派认为数字机的计算速度记忆能力逻辑判断能力综合数字处理的能力是模拟机不能比拟的60年代第二代数字指挥仪陆续研制成功并装备了部队此后数字式指挥仪数目迅速增加并逐步取代了模拟式