制导弹药末段目标截获概率研究

针对末制导弹药对地面目标攻击时是否加入中制导环节,研究其末段飞行过程中与目标的几何位置关系,采用快速计算与解析方法分析其打击地面固定目标时导引头对目标的角度截获。通过空中散布椭球和地面散布椭圆的近似计算得到视场角计算公式,进而建立一般的数学模型,并从统计概率角度,得到末制导目标截获概率,根据3σ原则判断是否加入中制导环节。同时研究了零控脱靶量与末制导修正距离,结果表明末制导修正能力满足零控脱靶量。仿真发现导引头开机位置距离目标逐渐变小时,视场角的置信区间先减小、后增大。计算了不同干扰因素对视场角置信区间的影响,结果表明水平风对视场角分布的影响比侧风的影响要大。     

基于熵特征的调频引信目标与干扰信号识别

针对调频引信较难抑制的调幅扫频类干扰,提出了一种基于熵特征的目标与干扰信号分类识别方法。比较目标和干扰信号作用下引信检波信号时域和频域特征,提取检波信号的香农熵和奇异谱熵,通过Kruskal-Wallis检验方法验证了特征参量的有效性,并利用支持向量机分类器对目标信号和干扰信号进行了分类识别。仿真实验结果表明：在支持向量机核函数参数最优时,该方法的分类识别正确率达到98.954%,有效提高了调频引信的抗扫频式干扰能力。     

基于空中机动目标拦截的制导和引信及战斗部一体化设计研究

为实现对空间机动目标的可靠拦截,研究防空导弹制导盲区情况下常规破片战斗部的制导和引信及战斗部一体化设计方法。在已知目标最大机动能力作为先验信息条件下,通过目标最大机动能力估计制导盲区内目标潜在运动的状态集合;建立破片飞散的数学模型,根据目标状态集合和破片飞散特性求解防空导弹最佳交会状态和引信最佳起爆时间;采用Gauss伪普法,以末端弹目相对位置、弹目视线角和速度矢量夹角作为约束,求解导弹实时最优控制输入,使防空导弹到达最佳拦截位置。仿真分析结果表明,所提制导和引信及战斗部一体化设计方法能够实现引信最佳起爆控制和目标可靠拦截,对战斗部设计提供了依据。     

成像引信联合变换相关目标识别关键技术

为提高引信及制导等武器系统目标识别精度及实时性,阐述了联合变换相关非合作目标激光成像识别技术的研究状况,指出了复杂战场环境下三维联合变换相关非合作目标识别的三个关键技术:1)目标距离与回波强度的高精度获取;2)复杂背景下三维联合变换相关器互相关峰的提取;3)高速运动下三维联合变换相关器畸变不变识别。对该技术在引信及导航、制导等系统中的应用前景进行了展望。     

远程制导炮弹2阶滑模导引控制一体化设计

以远程制导炮弹为研究对象,针对传统导引与控制系统分开设计,在打击机动目标时容易脱靶的缺陷,提出一种2阶滑模导引控制一体化设计方法。将舵控伺服系统视为1阶动力学过程,考虑制导炮弹末制导过程的特点,采用小扰动假设,基于初始弹目视线建立了适用于制导炮弹的纵向平面内的导引控制一体化设计线性模型。在目标机动策略未知及制导炮弹气动参数有误差的情况下,以零化弹目视线角速率为准则,基于准连续滑模控制方法,设计了一种2阶滑模一体化导引控制律。为了体现一体化设计的优势,基于传统滑模控制理论,给出了一种独立的鲁棒自动驾驶仪与鲁棒导引律。仿真结果表明,存在有界不确定性的情况下,一体化导引控制律具有更高的命中精度。     

基于相似度的无线电引信抗干扰能力量化表征方法

为有效量化无线电引信的抗干扰能力,在定义无线电引信目标函数的基础上,提出基于相似度的无线电引信抗干扰能力量化表征方法。对正常目标回波进行分析,确定引信的目标函数,并以此为参考信号,计算不同信息型干扰作用下引信收发相关信道输出信号的相似度,若某种信息型干扰作用下获得的相似度的值越小,则引信抗该种信息型干扰的能力越强,反之越弱;以某对地连续波多普勒引信为例,对此方法进行验证。计算实例表明,该方法客观、合理,具有可操作性,可量化对比不同干扰作用下引信的抗干扰能力。     

背景干扰下的捷联图像导引系统目标跟踪方法

在捷联图像导引系统目标跟踪过程中,针对跟踪前期弹目距离较远、跟踪目标在背景图像中所占的区域较小、易遭受背景信息干扰,提出了一种新的基于Mean Shift算法的目标跟踪方法.该算法通过对目标模型做背景直方图加权变换和对目标候选模型做倒数加权变换,显著降低了Mean Shift目标跟踪算法迭代过程中背景信息所占的比重,有效抑制了跟踪区域中背景信息对目标定位的干扰,提高了目标的跟踪精度.实验结果表明,该算法与经典算法相比,迭代次数低、单帧处理时间短,可应用于捷联图像导引系统目标跟踪的前期阶段.     

基于轮廓片段匹配和图搜索的红外目标识别方法

针对前视红外（FLIR）目标识别中复杂背景干扰和目标轮廓片段缺失的问题,提出了一种 基于轮廓片段匹配和图搜索的目标识别方法。提取基准图和实时图的轮廓特征并进行分段,利用片段的方位和朝向特征进行匹配并构建匹配图;在基准图轮廓片段间的空间关系约束下,利用图搜索策略遍历匹配图得到候选目标轮廓片段组合;结合全局相似性度量实现目标的匹配识别。仿真实验结果表明,该方法对复杂背景干扰和轮廓片段缺失的情况具有较好的适应性和鲁棒性。     

一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法

针对坦克装甲目标的图像检测任务,提出一种基于分层多尺度卷积特征提取的目标检测方法。采用迁移学习的设计思路,在VGG-16网络的基础上针对目标检测任务对网络的结构和参数进行修改和微调,结合建议区域提取网络和目标检测子网络来实现对目标的精确检测。对于建议区域提取网络,在多个不同分辨率的卷积特征图上分层提取多种尺度的建议区域,增强对弱小目标的检测能力;对于目标检测子网络,选用分辨率更高的卷积特征图来提取目标,并额外增加了一个上采样层来提升特征图的分辨率。通过结合多尺度训练、困难负样本挖掘等多种设计和训练方法,所提出的方法在构建的坦克装甲目标数据集上取得了优异的检测效果,目标检测的精度和速度均优于目前主流的检测方法。     

跟踪窗自适应的捷联导引系统目标跟踪算法

捷联图像末制导导弹在跟踪的后期阶段,弹目距离和成像视角的变化会引起图像尺度和旋转变化,目标区域将由小变大直至充满整个视场。针对经典的Mean Shift算法在图像制导目标跟踪过程中不能自适应目标的尺度和旋转变化这一问题,研究了一种跟踪窗自适应的Mean Shift目标跟踪算法。对初始选定的椭圆目标跟踪区域和候选区域进行加权操作,并利用权值图像的零阶矩和Bhattacharyya系数,对真实目标面积进行精确估计。利用估计出的目标真实面积,并结合权值图像的2阶中心矩进一步构建可表达目标窗口内图像特征的协方差矩阵,再通过奇异值分解建立椭圆面积与协方差矩阵特征值之间的关系,从而计算出椭圆目标区域实际的主轴长度和方向,实现跟踪窗的自适应变化。仿真实验结果表明,该方法既具有Mean Shift算法精度高、实时性好的特点,同时又扩展了Mean Shift算法在目标发生尺度和旋转变化时的自适应能力。     

机动目标当前统计模型模糊自适应算法

针对当前统计模型常规算法跟踪机动目标的缺陷,提出了当前统计模型模糊自适应算法。该算法根据规范化的量测新息及其变化率并通过模糊推理实时选取机动频率,给出了加速度方差的新息幂函数调整方法,采用加速度估计值和预测值的偏差在线更新当前加速度均值。在此基础上,结合高斯隶属函数和强跟踪算法对其权值予以修正。当前统计模型模糊自适应算法不受机动频率人为给定和最大加速度极值设置的限制,适用于不同范围和程度的机动。利用当前统计模型模糊自适应算法对阶跃机动、圆周机动、Jerk机动3种典型机动场景进行了计算机仿真,并与当前统计模型常规跟踪算法和Jerk模型自适应算法进行了比较。仿真结果表明,该算法扩大了跟踪范围,具有较好的稳态特性和瞬态特性,其跟踪精度和收敛速度优于其他两种算法。     

基于距离信息的Mean-Shift跟踪算法

针对图像制导目标跟踪系统在跟踪过程中,成像视角和距离的变化带来的跟踪漂移问题,提出了利用距离信息动态更改Mean-Shift算法跟踪窗口尺度的算法。依据初始跟踪时选定的目标模板,建立目标的灰度特征模型,确定初始跟踪窗口尺度;在跟踪过程中依据距离信息来动态更新跟踪窗口尺度,保证在跟踪系统逐渐接近目标的过程中跟踪窗口能够完全包括或者绝大部分包含目标;在每一帧跟踪收敛后利用Bhattacharyya相关系数对目标模板进行非线性更新。以Vega产生的模拟飞行视频数据进行了算法仿真,结果表明：该算法能够适应目标不断膨胀的情况,在很大程度上降低跟踪漂移。     

基于遗传算法的空地一体化攻击模糊比例导引律

针对空空导弹具有攻击空中目标和地面目标双任务的发展趋势,为满足导弹空地一体化综合作战模式需要,设计了一种适应双任务空空导弹作战需要的攻击导引律。在三维比例导引律的基础上,根据导弹和目标状态信息,利用遗传算法求解最优模糊控制规则;利用模糊控制来控制导引律在空间三轴的比例系数分量,从而建立了一种适应空地一体化攻击模式的导引律;通过仿真实验对空地一体化攻击导引律和传统三维比例导引律进行了对比。仿真结果表明：所设计的导引律能兼顾双任务攻击方式,且在对地面目标打击时具有更大的命中落角,更加适应空地一体化攻击作战模式。     

无人攻击机垂直命中目标的末制导律研究

综合考虑电视指令制导无人攻击机的作战过程,将其末制导律设定为满足落角约束的目标跟踪问题,设计了一种基于自动驾驶仪末制导律,该方法消除了自动驾驶仪动态因素和重力等因素的影响;并通过以平行接近法作为辅助导引法来克服追踪法的缺陷;新的末制导律加自适应卡尔曼滤波,使得无人攻击机不仅可以对固定目标实施攻击也可以对低速移动目标实施攻击,且能保持无人攻击机垂直命中目标,提高作战效能。     

智能弹药成像引信对地面车辆定位的算法研究

针对智能弹药对地面车辆的非合作定位问题,提出一种利用目标非合作固有几何特征的成像引信定位算法。建立了快速交会条件下的空间成像模型,结合地面车辆的特点提出了车辆轴线的概念;构建过轴线等特征直线和光心的平面,证明平面相交直线与目标轴线的平行关系,得到目标坐标系3个轴向的方向向量;以待定系数法描述车辆中轴面,通过建立点面距离关系推导实现了弹目相对位置的解算。分析弹目相对姿态对定位精度的影响,并通过仿真实验验证了误差规律。实验结果表明：智能弹药距地高度小于100 m时,定位相对误差小于5%,算法可有效地实现高精度定位。     

基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航算法

针对传统指北方位的惯性导航力学编排在高纬度地区因地理经线快速收敛,建立相对于经线的航向越来越困难,以及在地理极点存在奇异值等问题,结合自主水下航行器在导航过程中对自主性、导航精度等需要,提出了基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航方案。给出了横地球坐标系、横地理坐标系等定义以及与常规导航坐标系的转换关系;通过类比常用的指北方位惯性导航力学编排推导了基于横坐标系的惯性导航力学编排;设计了适用于极区的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪组合导航卡尔曼滤波算法;对设计的组合导航系统进行了仿真分析。结果表明,该导航方案能有效抑制方位失准角的增长,导航定位精度可满足自主水下航行器极区导航的要求。