基于理想弹道的全捷联弹药视线角估计方法

针对惯性测量元件不能满足低成本制导弹药作战需求问题,提出一种基于理想弹道的全捷联激光半主动末制导弹药视线角估计方法。该方法根据弹目相对运动模型及导引头量测模型建立非线性滤波系统;针对弹体运动参数在末制导段变化范围较小的特点,通过分析弹体运动参数对系统不确定性的影响,将理想弹道弹体运动参数标准值作为滤波系统参数;利用激光半主动导引头量测信息,结合容积卡尔曼滤波对弹目视线角进行估计。数字仿真实验结果表明:在小扰动条件下,弹目视线倾角与偏角末制导段的均方根误差分别为0.182与1.668,其最大估计误差分别为0.259与2.913,具有较好的估计精度与鲁棒性能。     

捷联导引头弹目视线角速率估计

捷联导引头相对于框架式导引头而言,拥有许多优势。捷联导引头技术越来越受到各国军方的重视。捷联导引头无法直接测量弹目视线角速率,实现捷联导引头的工程运用首先需要解决弹目视线角速率的提取问题。弹目视线角速率提取的方法主要有两类,第一类是利用微分网络对弹目视线角进行微分来获取弹目视线角速率,第二类是利用卡尔曼滤波器对弹目视线角进行估计。建立了基于这两类方法的模型,并进行了仿真,仿真结果表明:第二类方法比第一类更具有优势。由卡尔曼滤波器估计出的惯性系弹目视线角速率比运用微分网络得到的惯性弹目视线角速率具有更小的延迟;在相同的量测噪声水平下,第二种方案输出的惯性系弹目视线角速率信号噪声水平更低。     

基于自适应卡尔曼滤波的捷联去耦算法

针对捷联相控阵雷达导引头中弹体姿态干扰弹目视线角速率提取的问题,提出了基于自适应卡尔曼滤波去耦算法,引入合适的遗忘因子优化了滤波的性能,建立了噪声特性递推和预测的数学模型,联立滤波方程和噪声估计方程解决了弹目视线角速率去耦的问题,在误差的允许的范围内提取了弹目视线角速率。最后通过仿真实验表明所提算法在捷联去耦上的有效性以及相对于标准卡尔曼滤波去耦的优良性,提高了提取弹目视线角速率的精度,优化了导弹制导性能,具有较高的工程运用价值。      

一种电视制导无人机大落角对地攻击末制导律

针对电视制导无人攻击机对地面运动目标进行攻击的问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律.该制导律通过引入基于弹目视线角速度的反馈、弹目视线角与期望落角之差的反馈及变结构项实施控制;通过合理调整三者的比例关系,可以满足制导精度和落角的双重要求.仿真实验结果表明,该制导律对地面运动目标的速率变化具有较强的鲁棒性...     

激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真系统设计的探讨

激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真系统是检验激光角度欺骗干扰设备干扰效果的重要手段.详细分析了该系统的结构组成、实现原理和设计过程中的一些关键问题,给出了半实物仿真系统的完整模型,建立了内外场等效弹目视线计算模型和二维转镜控制角度求解模型.对系统在工程实现中的关键技术进行了阐述,为如何开展激光制导武器角度欺骗干扰半实物仿真试验提供有效支持.     

精密两维转镜的动力学仿真与控制误差分析

精密两维转镜作为激光角度欺骗干扰半实物仿真试验系统中模拟弹目、弹干扰视线运动的重要设备,其控制误差是影响视线运动模拟精度的重要因素,进而影响半实物仿真试验精度。以多体系统动力学方法推导了精密两维转镜的机电分析动力学模型,采用计算力矩法设计了两维转镜的轨迹跟踪控制器,并在Matlab/Simulink环境中对建立的反映转镜动态特性的数学模型进行了仿真,转镜方位、俯仰轴对等效正弦输入信号的角位置跟踪误差分别为2.2 mrad与3.5 mrad,结果表明:模型可实现对引导输入的角位置信号的高精度跟踪控制。     

多模制导仿真中合成目标视线法原理与仿真

设计了一种多模复合制导仿真中利用三轴仿真转台实现弹体姿态和弹目视线运动的复合模拟方法。首先阐述了合成目标视线方法的技术原理,建立了仿真坐标系统,给出了角速度矢量转换及其软硬件空间的映射关系,然后研究了合成目标视线半实物仿真的实现流程,推导了三轴仿真转台驱动数据解算和导引头稳定回路注入视线角速度解算方法;最后开展了合成目标视线法的数学仿真,与真实视线模拟方法相比,导引头跟踪目标的光轴运动规律以及目标偏差角和弹目视线角速度指令输出一致,为多模复合制导半实物仿真中弹目视线运动的模拟实现方案提供了一种新的技术手段,也为该方法的仿真应用提供了技术支撑。     

红外成像对抗中导引头伺服系统建模与分析

红外成像制导武器对抗是光电对抗的重点领域。在红外成像制导对抗数字图像注入式闭环半实物仿真试验时,由于红外导引头传感器被图像生成和图像注入计算机取代不参与工作,需要建立准确的导引头伺服控制系统的传递函数模型,进行仿真实验和实际工作两种情况下导引头控制回路性能的等效性分析。基于此,结合某型红外成像导引头的结构组成特点,将导引头划分为七个不同的功能模块,提出了导引头伺服控制系统建模的总体设计方法。采用机理建模和实验测试结合的方法建立了该型导引头完整的伺服系统模型,导引头在幅值5,频率2 Hz 弹体正弦扰动下的光轴能够保持稳定,经过测试,导引头实际输出弹目视线角和角速率能够高精度稳定跟踪真实的弹目视线角和角速率,结果验证了伺服控制系统数学模型的准确性。研究成果为同类设备伺服系统的建模和红外成像制导武器对抗图像注入式闭环仿真测试实验提供了方法和模型支持。     

红外制导半实物仿真系统误差分析

为提高红外制导半实物仿真试验精度和可信度,研究和分析了红外制导半实物仿真系统误差。详细分析了影响红外制导半实物仿真精度的主要误差源和产生机理,从仿真机理角度建立了半实物系统仿真模型和系统误差模型,通过仿真和分析比对在有无加载误差模型下的导弹弹道解算结果,定量分析各类误差源对仿真试验精度的影响。通过仿真分析表明,转台性能和机械误差对仿真试验精度影响很小并可忽略,而红外导引头轴向位置安装误差影响较明显,在仿真试验过程中需要重点考虑并保证在厘米级范围内。     

激光制导弹药半实物仿真目标模拟技术

对激光半主动制导武器半实物仿真系统中的激光目标模拟技术进行了研究。提出了激光制导弹药半实物仿真对目标模拟的技术要求。根据该要求,设计了激光目标模拟器及其分系统方案。该目标模拟器可实现激光光斑能量、尺寸以及弹目视线相对运动特性的模拟。     

激光制导武器仿真系统视线角精确控制研究

为了得到精确的视线角,从两轴台、6.6m×5.1m超大室内漫反射屏和程控一体化集成激光器的设计时的精度需求入手,研制了一套适合于激光制导武器半实物仿真的视线运动系统;基于DT2经纬仪、高度尺、徕卡DISTOTMpro4a激光测距仪、平行光管、光学平面镜和辅助夹具等,提出了一套精确标定措施。标定结果和多次实验表明,所建立的视线运动系统能够满足高精度的视线角控制,控制精度达到0.5mrad,系统的重复性好,稳定性高。     

光电经纬仪提高多传感器测量精度的方法

为了得到多信息进行信息融合,光电经纬仪采用多传感器的方法,即在主视轴及辅助视轴上安装了传感器。作为获得信息的多种手段,主视轴传感器获得的测量数据,分析处理数据按常规方法计算即可;辅助视轴与主视轴存在平行度,辅助视轴传感器获得的测量数据,处理时必须对结果进行修正。在精度要求不高的情况下,通常的方法是直接在辅助视轴传感器获得的方位角、高低角修不平行度。本文采用坐标变换方法推导出辅助视轴误差修正模型,直接获得目标的方位角、高低角;实验证明,在高低角〈45°时,精度可提高10%。     

红外零位走动量测量中的相机姿态自适应补偿

为提高红外零位走动量测量精度,针对测量过程中相机姿态变化误差引起的图像定位精度不高问题,提出了一种CCD相机姿态小角度变化自适应补偿方法。通过理论分析,推导出相机姿态解算公式,建立了CCD相机姿态解算数学模型,然后基于某型红外瞄具零位走动量测量系统,分别针对三种相机姿态,对瞄具分划线在参考坐标系中的坐标进行了对比实验。结果表明,测量精度优于0.01 mil,能减小相机倾斜对红外瞄具零位走动量测量带来的误差,为提高零位走动量测量精度提供了一种相机姿态自适应补偿的新方法。     

基于CFR虚拟阵列天线的AOA室内定位

准确地估计信号的到达角（Angle Of Arrival,AOA）为实现在室内高精度定位提供了可能,为了能够准确地估计室内多径信号的AOA,并提取出直射路径的AOA信息进行定位,本文提出一种利用信道频率响应信息（Channel Frequency Response,CFR）扩展阵列天线的亚米级室内定位系统.首先,采集CFR信息进行AOA和信号到达时间（Time Of Arrival,TOA）的联合估计;其次,提出了一种基于AOA和TOA二维聚类信息的直射路径识别算法;另外,还提出了可视环境（Line Of Sight,LOS）以及非可视环境（Non Line Of Sight,NLOS）的识别算法,可以准确的判断出当前接收机相对发射机是处于LOS还是NLOS环境;最后,利用现有的三天线Wi-Fi设备在室内进行了测角以及定位测试,实验结果表明本文提出的定位系统在室内LOS和NLOS环境下分别可以达到中值误差为0.8m,1.3m的定位精度,可用于室内高精度定位.     

上反射镜式光电系统复合轴稳定机理

针对高速运动的车辆对光电系统的需求,提出利用快速反射镜代替原有平面反射镜,构建上反射镜式光电系统复合轴稳定平台,并通过理论分析,推导出该平台的瞄准线矢量方程,分析瞄准线的运动特性、复合轴稳定补偿原理及控制方法,并且比较了其与传统一级稳定平台在系统带宽、隔离度方面差异,最后,针对实际工程应用,研究复合轴二级平台轴系安装误差对系统误差的影响。研究结果表明:上反射镜式光电系统稳定复合轴平台实现了对一级平台稳定误差的补偿,系统带宽接近快速反射镜带宽,约为200 Hz,大幅度提升了系统稳定精度,但是系统对二级平台的安装误差相对比较高,其误差需要小于0.05 mrad。     

基于MPF的惯性导航系统快速对准技术

针对目前应用于惯性导航系统初始对准中的扩展卡尔曼滤波存在对准精度低、时间长的缺点,提出一种基于模型预测滤波的快速对准技术。该方法将惯性器件测量误差视为模型误差使用MPF进行实时预测,并以此来修正惯性导航系统的平台误差角。这样,MPF不仅有效提高了平台误差角的估计精度,而且降低了系统状态变量的维数,大大缩短了初始对准时间。仿真结果表明,MPF在平台对准精度和快速性方面均明显优于EKF,初时对准时间仅是EKF的10%,而对准精度却高于EKF。     

红外成像导引头闭环注入式仿真试验可行性分析

针对红外成像导引头复杂战场环境适应性测试,提出了一种采用数字图像注入式的闭环半实物仿真试验方法,并分析了闭环注入式仿真试验系统的组成及工作原理。由于仿真测试时红外成像导引头的传感器被图像仿真计算机和图像注入接口设备取代,导致数字图像生成及脱靶量计算环节存在延迟和误差,使伺服控制系统的性能与实际工作情况可能不一致,从而影响仿真试验结果精度和置信度,因此,在建立导引头伺服控制系统模型的基础上,研究了仿真时间延迟、脱靶量误差对伺服控制系统的影响。研究结果表明:由于脱靶量误差对跟踪精度的影响仅为1.33%,如果将时间延迟控制在56.5 ms之内,开展闭环注入式仿真试验是可行的,该结果可为下一步开展红外成像导引头闭环注入式仿真试验提供理论支持。     

基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法

为抑制测角系统周期性测量误差对光电跟踪系统速度平稳性和成像效果的影响,采用光纤陀螺系统建立误差模型和误差补偿器,对系统进行误差补偿控制。首先,对测角系统测量结果中含有周期性误差的机理进行分析,建立了周期性测角误差的数学模型;其次,采用高精度光纤陀螺建立了一套基于傅里叶理论的角度测量误差模型采集系统,并通过七个步骤提取了测角误差模型的具体表达式;然后,根据提取的测角误差表达式,分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制。最后,通过跟踪成像实验来验证控制补偿的有效性。实验结果表明,跟踪速度误差的最大值降低到0.04 ()/s,比未补偿控制时降低了8倍左右,满足光学成像系统速度误差小于0.1 ()/s的要求,条纹成像效果得到了明显改善。     

激光角度欺骗干扰半实物仿真研究

为有效评估激光角度欺骗干扰效果,搭建了一套激光角度欺骗干扰半实物仿真系统。仿真系统接入了导引头、惯组、弹载机、舵机等实物,采用实时通讯、姿态角精确模拟、视线角精确控制、多线程触发、加速度模拟注入等关键技术,提高了系统的实时性和仿真的可信度。以某典型激光制导武器为对象开展仿真研究,在设定的仿真条件下,无干扰时仿真的脱靶量为1.7 m,角度欺骗干扰时仿真的脱靶量为744.05 m,表明该系统能对激光角度欺骗干扰效果进行仿真评估,验证了制导控制系统和仿真系统软硬件设计的合理性。