基于虚拟场景的捷联图像制导半实物仿真关键技术

将捷联图像制导导引头实物和遥控中心引入仿真回路,利用虚拟场景,不仅为测试、改进导引头和目标识别与跟踪算法提供试验条件,更直观显示出弹丸的实时受控飞行弹道和相关数据。文中重点讨论了系统中的关键技术:虚拟场景生成系统、弹-目相对运动关键参数的计算以及系统实时性和子系统之间的协调同步问题等。该系统已成功应用于某型捷联图像制导导弹武器系统的半实物仿真试验中,取得了令人满意的效果。     

捷联导引头半实物仿真系统视线仿真算法

针对捷联导引头半实物仿真试验视线仿真方法的特殊需求,推导了视线仿真初值算法和实时驱动算法,并通过数字仿真和半实物仿真方式对算法进行了验证。仿真结果表明,此算法有效解决了该视线仿真模式下转台的驱动问题。     

制导炮弹制导控制系统设计与仿真

针对采用SINS／GPS和末端寻的复合制导的制导炮弹，采用比例导引作为中制导和末制导的导引规律．从动力学方程出发，推导出制导系统的解析表达式．在对制导系统解析表达式各个参数进行分析的基础上，设计出对高度和速度具有自适应能力的制导系统控制参数，所得的结果易于工程实现．为了实现大落角攻击目标，进行了末制导过重补设计．仿真结果表明该制导控制系统性能良好，可以精确的将制导炮弹导引到目标捕获区，实现小脱靶量大落角对目标进行攻击．     

末制导炮弹导引头陀螺随动跟踪装置动力学特性的分析

依据末制导炮弹导引头陀螺随动跟踪装置的结构及工作原理,利用欧拉直角坐标系及其各坐标系的转换关系,建立末制导炮弹导引头陀螺随动跟踪装置动力学方程,并对陀螺随动跟踪装置所受到的外力矩进行了分析讨论.在小扰动稳态跟踪假设基础上,得到简化的动力学方程,推导出陀螺随动跟踪装置固有运动的稳定性判据及受迫运动的解析解.目的是为末制导炮弹引头的数学仿真及半实物仿真提供理论基础.     

捷联寻的弹药惯性视线重构及制导系统设计

捷联导引头测量信息中耦合了弹体姿态信息,无法直接运用于制导指令解算.基于下视的捷联寻的方案,建立了从探测视线信息和弹体姿态信息中提取惯性视线角的理论解耦模型以及在倾斜稳定情况下的简化形式.通过非线性微分滤波器——跟踪微分器获得平滑的惯性视线角速率,设计了捷联寻的弹药制导综合系统.弹道仿真结果表明:基于下视的捷联寻的方案能够有效实现近程制导弹药的精确制导,具有一定的工程价值.     

图像制导半实物仿真系统设计中的关键技术

图像制导半实物仿真系统是为了满足各种图像制导系统的教学和科研需要而设计的柔性仿真系统.系统的柔性要求各仿真单元的功能参数范围能够覆盖现有装备和预研装备,系统结构和组织形式合理,接口关系明确,可以满足型号测试与验证等.系统设计的关键技术包括系统的基本结构、导弹航迹仿真、目标和环境特性的物理仿真、接口设计和系统对象封装技术等.结合具体设计实例论述了上述关键技术的设计实现.     

全捷联制导弹药制导律设计

针对采用捷联导引头的制导弹药受视场范围约束和末端角约束的制导问题,利用偏离追踪制导与圆弧制导相结合的方法,设计了满足多约束条件的制导律;通过研究并简化导弹的运动模型,利用视角控制与碰撞几何原理,获得了制导指令与视角控制指令;并通过数值仿真验证了该制导律的可行性,为全捷联制导弹药在多约束条件下的制导方案提供了理论基础.     

导弹制导控制性能的评价方法

以半实物仿真技术为中心探讨了导弹制导控制性能的评价技术与有关试验装置。探讨了利用电波型目标仿真装置回避视线角限的试验方法，并推导了该方法的有效性。     

空空导弹中制导段捷联惯导仿真计算

对导弹中制导段捷联惯导的导航解算进行仿真,首先解算弹道微分方程,其次由弹道轨迹产生弹载捷联惯导的陀螺及加速度计的输入数据,并模拟惯性元件的输出,最后进行导航解算.仿真计算表明,传递对准精度和弹载惯导的性能均影响导弹中制导的精度.     

导弹制导半实物仿真的工程化研究

文中针对导弹制导半实物仿真中出现的诸多不足，从技术和管理两方面提出工程化仿真思想，建立了导弹制导半实物仿真的工程化流程并加以详细研究。这对于仿真向工程化、系统化、规范化方向发展及对导弹制导半实物仿真的实用性和有效性有一定的推动作用。     

基于单目视觉的制导炮弹位姿参数测量方法

为了给制导炮弹末端弹道的精确控制提供有效依据,根据弹丸飞行弹道特性,借鉴计算机单目视觉技术和摄影测量方法,提出了一种基于四元数的炮弹位姿参数测量的新方法.该方法通过分析摄像机采集的目标区图像序列,利用4个已知空间坐标的非共面控制点,建立过渡坐标系,分两步来计算炮弹的空间位置和姿态参数.仿真结果表明,测量误差随着相对距离减小而收敛.提出的新方法可以精确测量炮弹的位姿参数,作为构建弹道控制模型的基础.     

滚仰式捷联导引头跟踪原理与仿真

分析了滚仰式捷联导引头的跟踪原理。由刚体转动运动学原理推导出滚仰式捷联导引头隔离弹体扰动的指令角速度,通过坐标变换对滚仰式导引头的跟踪控制指令进行了分析,并综合考虑横滚、俯仰两轴平台动力学模型、力矩电机模型,建立了滚仰式捷联导引头捷联稳定与跟踪的一体化模型,在Matlab/Simulink环境下进行的仿真表明,所建立的一体化模型是可行的。     

国外末制导炮弹现状与发展趋势

论述了国外末制导炮射弹药的研制与装备现状，介绍了几种典型的末制导炮弹和末制导迫弹，通过性能对比分析，探讨了末制导炮射弹药的技术发展趋势。     

弹丸卡膛姿态测试系统设计与实现

针对弹丸卡膛姿态对火炮射击精度的影响,分析了弹丸卡膛姿态测试的基本原理,设计了由位敏探测器、光学镜头组、抗过载激光器、信号电路等组成的弹丸卡膛姿态测试系统,并进行了系统试验验证,试验结果表明该测试系统具有较高的精度、重复率和线性。     

制导炮弹末端弹道空中姿态遥测方法研究

介绍了利用摄影测量学的方法对末制导炮弹末端弹道上的飞行姿态进行遥测的方法：在目标区布置3～10个均匀分布的控制点,当炮弹飞至目标区上空后抛掉鼻锥,将目标区图像通过图像发射机传回到地面,地面接收到传回的图像后根据图像上分布的控制点坐标信息,利用单像空间后方交汇法解算出炮弹当前时刻的空中姿态参数;进而综合所得到信息,推导出该型制导炮弹末端弹道上的运动规律。     

远程制导炮弹非线性模型预测控制器设计

针对远程制导炮弹动力学模型多输入、多输出、多约束、非线性和快时变的特点,基于模型预测控制理论,设计了一种组合型非线性预测控制器.此控制器综合了2种非线性模型预测控制方法,一种方法以序列二次规划为在线优化算法求解最优控制律,另一种方法具有解析形式控制律.2种方法的合理组合克服了前一种方法的控制延迟和后一种方法没有考虑约束的缺点.将设计的控制器用于某制导炮弹滑翔段控制,仿真结果表明,该控制器控制效果较好.     

制导炸弹模糊变结构滚转自动驾驶仪设计

针对制导炸弹控制系统工作在大空域下参数时变特点,设计了基于模糊滑模控制的变结构滚转自动驾驶仪.以某型制导炸弹为例进行了有初始滚转扰动下的六自由度全弹道数字仿真,就控制效果与传统的变结构自动驾驶仪进行了比较,并选取动压最小最大两种极端投弹条件考核了驾驶仪的鲁棒性.仿真结果显示,模糊变结构自动驾驶仪能实现无抖振滚转快速稳定,对气动、弹道及环境参数变化具有鲁棒自适应性.     

鸭式制导炮弹气动布局参数设计方法研究

针对一对鸭舵的制导炮弹,提出采用模糊综合评判方法进行气动布局参数设计.选用一套气动力快速估算方法计算了制导炮弹的气动特性,分析了气动布局参数对气动特性的影响;建立了有控弹道模型,并在一定控制模式下对有控弹道特性进行了分析;综合考虑有控弹道设计的各项指标,应用模糊综合评判模型对气动布局参数进行了合理设计.算例结果表明,该设计方法具有良好的实用性和通用性.     

制导炮弹滚转控制系统设计

某鸭式布局的制导炮弹,采用自旋尾翼的方式可实现鸭舵对弹体的滚转控制。基于小扰动假设推导出制导弹滚转运动的扰动方程,分析了滚转运动特性及鸭舵偏转对滚转运动的影响,建立了相应的滚转运动稳定回路模型,回路中滚转控制用比例微分(PD)控制方式来实现。采用Matlab/Simlink软件建立了制导弹滚转控制的仿真模型,根据系统的性能要求用Simulink中的Simulink Response Optimization模块对控制系统进行了优化设计。结果显示弹体滚转位置0.2s可以控制到位,设计结果较好地满足了滚转控制系统品质指标的要求。