扰动引力计算及其对导弹精度影响研究

通过比较几种现有的扰动引力计算方法的特点,采用了球谐函数法计算扰动引力,给出了用几何关系法求落点偏差的方法,分析了扰动引力在导弹飞行过程中的变化趋势和球谐函数模型取不同阶数时扰动引力计算造成的落点偏差,实现了通过合理选取球谐函数阶数来保证扰动引力截断误差较小的快速计算.     

扰动引力对被动段弹道的影响

文中采用球谐函数法计算扰动引力．在被动段标准弹道的基础上，建立了被动段干扰导弹模型。分别选取了近程、中程、远程导弹的三条被动段弹道进行仿真．计算了360阶、540阶、720阶和1080阶位系数下的扰动引力对不同射程的被动段弹道的影响。分析了扰动引力引起的落点偏差．仿真结果具有重要的参考价值。     

螺旋再入弹道特性分析

针对螺旋再入弹道低空发散问题,提出一种减小弹头落点侧向位移的工程方法.通过仿真计算,研究了螺旋再入弹道的飞行规律、特点以及落点精度等问题.仿真计算表明,该方法是可行的,能够有效减小落点的横向偏差.结果表明,螺旋再入弹道的机动能力与升力系数密切相关,升力系数越大,螺旋弹道机动能力越强,其纵向射程相对弹道式再入弹道偏小.     

基于摄动原理的火箭弹落点实时预测

基于摄动原理,提出了以6自由度弹道方程解算的弹道为火箭弹基准弹道,求解参数扰动引起的落点偏差变化量的落点实时预测方法,并给出了详细解算步骤。将各种扰动系数的解算赋予地面火控计算机,降低了弹载计算机的解算复杂度和解算量。以122 mm火箭弹为例,选取一条基准弹道,分别对无扰动、仅存在初始扰动和全弹道存在随机扰动3种条件下的无控弹道进行了落点预测仿真实验和火箭弹落点预测飞行试验。研究结果表明：该方法在仿真实验和实际飞行试验中都具有较高的预测精度,横向偏差收敛速度较纵向偏差快,其波动幅度在全弹道上较纵向偏差小,而且纵向偏差预测在火箭弹降弧段才趋于收敛;采用该方法进行预测时每次解算时间为167 ns左 右,远小于弹载控制器2 ms的控制周期,实现了实时预测。     

沿临近空间机动弹道的扰动引力重构模型优化

以高超声速滑翔飞行器滑翔段弹道为研究对象,针对沿弹道的扰动引力快速计算问题,提出一种基于延拓逼近理论的扰动引力快速重构方法。基于多岛遗传算法,建立了重构模型的优化算法。在求解优化问题过程中,为降低计算规模,基于最优拉丁超立方试验设计方法和径向基神经网络构建了原始重构模型的代理模型。仿真结果表明,所提重构方法可适应机动飞行下的复杂环境,在满足弹载计算机存储量要求的前提下可有效地提高弹道精度。     

基于摄动理论的弹道修正榴弹落点偏差预测

榴弹二维弹道修正引信要求选用精度高、计算量小的落点预测算法,弹道积分外推和多项式拟合均不满足该要求。针对该问题,提出了基于摄动理论的落点偏差预测算法,通过射前装定基准弹道和偏导数实现榴弹落点偏差的准确预测。基于摄动落点偏差预测的数学原理,采用数值解法研究了计算步长、偏导数阶数、基准弹道和偏导数行数的选取原则,并用二阶渐消记忆滤波的方法减小了GPS测试误差对预测精度的影响,采用仿真的手段对预测精度和在弹道修正榴弹上使用的有效性进行了分析。仿真结果表明,摄动落点偏差预测在基准弹道的邻域内有较高的预测精度。     

基于小样本试验数据再入偏差折合及评估方法研究

为了评估目标射程状态下再入偏差精度指标分配,提出一种基于小样本试验数据再入偏差折合及评估方法。首先分析再入段干扰因素对飞行器再入运动特性及落点偏差影响机理,建立考虑各种再入偏差因素影响动力学和运动学计算数学模型,计算干扰条件下目标射程和试验射程再入偏差,求出试验射程至目标射程再入误差折合系数,分离试验条件下再入偏差,并折合至目标射程状态。将该方法应用于飞行器试验数据分析,得到了小子样试验数据条件再入偏差评估结果。方法及研究结果对再入误差分析计算和落点偏差精度指标评定具有重要应用价值。     

基于摄动理论的动态弹道偏差阈值修正方法

基于摄动落点偏差预测的弹道修正方法具有落点偏差计算精度高,弹上计算量小等优点。研究了基于该理论在二维弹道修正应用中相关的系列问题。基于多元函数的泰勒级数展开理论,推导了完整的摄动落点偏差预测理论模型。基于摄动偏差理论提出了一种修正步长自适应的射角诸元快速求解方法,一般循环解算弹道模型不超过3次即可得到落点误差不超过1 m的射角诸元。基于不同弹道位置上平均弹道误差,给出了偏导数求解中弹道偏差设置方法。提出了一种动态弹道偏差阈值修正方法,选用该方法进行弹道修正,平均弹道修正次数减少29.1%,而弹丸落点CEP增大不明显。     

发射点垂线偏差对导弹惯性制导精度的影响分析

为分析并修正发射点垂线偏差对导弹惯性制导精度的影响,建立了完整的惯性制导误差传递模型,通过基于标准弹道参数的误差仿真,得出不同射程、射向条件下垂线偏差引起的惯性制导误差特性,其中,视加速度投影误差是产生制导误差的主要因素,引力加速度计算误差和自瞄准误差的影响也不可忽略.利用该误差传递模型对垂线偏差影响进行计算和修正,可有效提高导弹惯性制导精度.     

基于误差模型和扰动量辨识的射程修正方法

建立了理想姿态控制下的射程误差模型,研究了射程误差模型的物理本质、泛函表达形式及射程预测精度.理论分析结果表明,射程偏差和主动段终点参数都是扰动因素的函数,射程预测过程实际上是先利用弹道观测参数辨识扰动因素,再由扰动因素对射程进行预测的过程,得出射程预测精度取决于对射程扰动量辨识精度的结论.提出了一种基于扰动量辨识和误差模型的射程修正方法,获得了良好的仿真效果.     

被动段扰动引力对闭路制导的影响及补偿方法研究

针对被动段扰动引力对弹道式飞行器落点精度的影响问题,提出闭路制导对被动段扰动引力的实时补偿方法。建立动坐标系下自由段运动模型,导出由被动段摄动量计算落点位置的计算公式;分析扰动引力对闭路制导精度的影响机理,得出被动段扰动引力对闭路制导的影响仅与关机点位置相关的结论;进一步利用均匀设计理论,将被动段摄动量拟合为关机点位置偏差的函数,提出将摄动量作为扰动引力修正项引入闭路制导回路的实时补偿方法。仿真结果表明:验证补偿后落点偏差小于5 m,满足制导精度要求。     

基于点质量模型的扰动引力快速计算

为解决扰动引力快速计算的时效性和精确性问题,在点质量模型基础上,根据扰动引力矢量随空间位置的变化规律,提出了三次样条函数对扰动引力空间变化规律进行数值逼近,分别对点质量模型的四个频段空间采样点扰动引力进行样条函数插值仿真,降低了计算复杂度,解决了由于数据计算引起的延时误差问题.结果表明:该方法实现了弹载计算机快速计算,并具有良好的计算精度.     

基于卷积神经网络的无人作战飞机飞行轨迹实时预测

飞行轨迹预测是空战技术的一部分,预测方结合轨迹预测结果可以选择出更有预见性的机动。为快速、准确地获得无人作战飞机在未来时刻的位置,提出了基于卷积神经网络的飞行轨迹预测方法。原始动力学模型不能正确仿真滚转角有偏差的筋斗机动,采取限制角速度的方式对该模型进行改进;使用改进后的模型在不同条件下进行飞行仿真,得到大量轨迹样本;训练并测试具有不同层数和卷积核数的网络,从中找出预测误差最小的网络;对比卷积神经网络与长短时记忆网络、循环神经网络、全连接网络的运算速度和误差,结果表明：卷积神经网络预测方法在没有增加运算用时情况下,0.25 s后的平均预测误差在x轴方向约为4.2 m,y轴方向约为8.0 m,z轴方向约为19.5 m,且误差均小于其他3种方法。     

自由段重力异常对弹道精度的影响

分析了远程战略导弹自由段时重力异常对弹道解算得出后落点的影响。并给出了仿真算例和重力异常引起远程导弹弹道偏差的量化结论。     

基于线性弹道模型的末段修正弹落点预测

针对末段修正弹在弹道末段快速预测落点的问题,提出一种将六自由度刚体外弹道模型线性化的方法,得到线性弹道方程组并求其解析解,结合剩余飞行弧长估算公式,推导出弹道落点快速预测解析公式。以六自由度弹道为基准,通过仿真分析了不同射角不同预测点下线性弹道模型预测法的预测精度和解算时间,结果表明该方法对偏流方向的落点预测误差小于8 m,解算速度相比三自由度数值积分落点预测法提高了一个数量级。该方法为弹载计算机进行实时快速弹道解算提供理论依据,对末段修正弹的工程应用具有参考价值。     

基于母弹弹道诸元误差值的自适应开舱方法

为提高旋转稳定子母弹子弹药的散布精度,提出了一种自适应开舱方法。该方法通过对旋转稳定子母弹飞行过程的动力学分析,建立子弹药全弹道模型,并采用该模型对子弹药落点散布情况进行仿真分析。针对母弹飞行过程中开舱点前某位置处弹道诸元实际值与理论值的误差,通过仿真计算以分析各误差值对子弹药落点散布的影响。结合分析结果提出一种修正开舱点的母弹自适应开舱方案以提高子弹药落点散布精度,并推导出适合旋转稳定子母弹的开舱点修正公式。分析结果表明,使用该方法能将子弹药落点散布的横向密集度提高26.3%,纵向密集度提高53.8%.     

基于不同导引律的脉冲修正弹广义弹道偏差研究

基于采用不同导引律时弹道偏差表现形式的差异,提出了一种以脉冲需求数表示的广义弹道偏差的概念,并对采用比例导引、速度追踪导引、落点预测导引、弹道追踪导引情况下的广义弹道偏差进行了深入的理论分析研究,并给出具体表示方法.     

大地测量偏差对导弹精度影响的分析与修正

把发射点的所有测量偏差统一为标准发射坐标与惯性坐标系之间的平移和旋转，建立了这两种坐标系之间的变换关系，然后，通过各坐标系内的制导方程，用小偏差法求出落点偏差和发射点的坐标偏差，高程偏差，方位偏差以及垂线偏差之间的解析关系式，该式仅依赖于标准弹道，特别适合射前快速修正，最后，根据计算结果对落点的变化规律进行了分析，并得出几个重要结论。