一种多地球物理特征匹配自主导航方法

针对地球物理场具有多个特征和匹配可操作性较强的特点,文中提出了一种多地球物理特征匹配的自主导航方法,研究了导航方法的实现方式和对应的匹配算法。导航方法通过同步测量航迹上的地磁场的多个特征和重力梯度,采用固定点数的滑动窗口构造测量序列后与基准图匹配,最后对匹配结果做融合,得到实时位置信息。匹配算法设计了基于"初始位置+初速度+加速度"实值编码的遗传算法作为搜索策略,采用平均平方差准则(MSD)作为每个特征的匹配相似性度量,并使用加权最大值原则融合所有特征的相似性度量。最后由仿真算例验证了方法的可行性,表明了导航方法具有良好的匹配精度,可用于低空、低速运动载体的导航。     

弹道导弹主动段拦截导引律研究

处于主动段的弹道导弹具有很大的纵向加速度,常规的制导律很容易因为提供的爬升能力不足,使拦截弹在拦截末端陷入尾追,而导致拦截失败,对此,文章分别设计了能够克服目标纵向加速度的中制导律和末制导律。在中制导律的设计中,首先采用了对基于零脱靶量的中制导律引入目标运动补偿项的方法,设计了一种中制导律,此外结合空基反导的特点,通过控制弹目相对高度差和相对偏航距离为零达到控制视线角速度的方法,设计了另一种中制导律。末制导律采用了滑模制导律,仿真结果表明文中所设计的制导律能够以很高的精度拦截目标。     

主/被动雷达导引头信息融合方法研究

针对导弹制导系统的特点要求,研究了基于Kalman滤波的信息融合算法并将其应用于主/被动雷达多模导引头系统中。研究了基于标量加权的分布式融合算法和基于增广测量方程的集中式融合算法并进行了数字仿真。研究结果表明信息融合算法能够提高多模导引头的测量精度,使融合精度受单一传感器影响更小,同制导律的闭合仿真也表明信息融合技术提高了制导精度,减小了脱靶量;分布式融合算法更方便实现时间校准从而便利于多模复合制导使用。此外,所研究的融合算法计算量小,易于工程应用。     

基于无迹卡尔曼滤波的巡航导弹地磁自主导航方法

针对当前巡航导弹导航技术的不足，提出一种利用地磁场信息实现导航的方法。采用国际地磁参考场作为地磁场模型，以地磁场矢量和飞行高度值作为观测值，结合导弹的运动模型和地磁场模型，设计了无迹卡尔曼滤波算法。应用可观测矩阵和奇异值分解方法对导航系统的可观测性和可观测度做了详细分析。利用设计的导航滤波器对巡航导弹的位置和速度估计做了数学仿真。仿真结果表明了采用高阶地磁场模型比低阶地磁场模型具有更好的导航精度；同时观测噪声强度越小，则导航精度越高。该方法具有较好的滤波收敛性、稳定性和适中的导航精度，可用于巡航导弹初、中制导段的自主导航。     

弹头初始再入点空间约束范围的研究

现在高速再入弹头通常具有末制导系统,在再人弹道设计过程中,再入弹头需要满足速度要求,并且在末端可能还需要满足一定的再人角限制,在实际飞行过程中,满足以上条件得出的最优制导律还要满足过载要求.这就使得弹头再入范围有一定的限制,尤其在起始时刻要满足过载要求,超过这个范围将使得弹头需用过载超过可用过载,从而达不到理想的最优制导过程.推导出满足以上条件最优制导律的弹头再入点的空间范围.仿真结果表明:满足以上空间范围的再入弹头按照最优制导律飞行,起始点过载满足要求.为设计弹道提供了一个再入时刻的范围参考.     

基于PF的EKF算法及应用

针对拦截弹与目标遭遇时间短,制导精度要求高的特点,提出了一种基于预测滤波(PF)的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法.PF是在综合了模型预测控制理论和最小模型误差估计法(MME)的基础上提出的一种新的估计方法.该方法最大特点是能实时地估计出校正项(模型误差项)并加到估计模型中,使产生的新模型更能准确地描述实际系统的行为.PF的这一特点,恰恰可以解决EKF无法处理由于模型不准而导致估计精度下降的问题.因此,可以利用PF估计出的模型误差项实时地修正系统模型,令原来的系统模型更加准确,然后再利用EKF对新的、能更准确描述系统行为的模型进行滤波,最后得到更为精确的制导信息估计值.仿真结果表明,该算法与扩展卡尔曼滤波相比,增加的计算量并不明显,却在系统模型不准确的情况下,能够显著提高制导信息的估计精度,有效减少了拦截弹的脱靶量.     

远程地空导弹直接力/气动力复合控制技术研究

以某型远程地空导弹为背景，研究了以姿控发动机作为执行机构下导弹的姿态控制问题。通过研究姿控发动机控制机理，利用极点的配置分别设计了直接侧向力控制方案和直接力／气动力复合控制方案。仿真表明两种方案都可以实现导弹的大角度机动，实现姿态的稳定，并且可以抵抗通道间的耦合影响；直接力／气动力复合控制比直接侧向力控制具有更高的精度。     

滑翔增程弹弹道优化设计研究

研究了炮弹的增程优化设计,建立了滑翔增程弹的运动模型,为了简化问题及获得良好的弹道,提出分段优化全程弹道的方法;全程弹道分为弹道段、滑翔段,采用不同方法对各段进行优化,包括最佳射角设计、能量损失最小弹道设计、最优滑翔设计等,从而使得整个弹道达到最优;通过对某型炮弹为对象的数字仿真,所设计的弹道能够实现最大增程效果;研究结论对滑翔增程炮弹弹道优化设计具有一定的参考意义。     

拦截大航路目标的终端角度约束中制导律设计

研究舰载防空导弹制导精度优化问题.拦截大航路反舰导弹会造成弹目交会角较大降低引信频谱识别的启动概率而不利于引战配合,过去的终端角度约束制导律在逆轨拦截时容易造成末段过载过大甚至发散,使导弹末段可用过载不足而脱靶.为解决上述问题,提出导弹圆周运动过载稳定,利用几何方法设计了一种具有终端角度约束的圆周中制导律,根据圆的几何特性精确计算出了中末制导预测交班点和中制导起始时刻的最优到位角.通过仿真,验证了上述制导方法在过载平稳性、收敛性以及脱靶量等方面的性能优于一般的终端角度约束制导律.证明上述方法解决了终端角度约束造成的末段过载过大甚至发散的问题,有效提高了对大航路反舰导弹的逆轨拦截精度.     

改进的月球返回再入制导律

月球返回舱高速返回地球,再入动能非常大,使得月球返回舱的再入制导精度难于得到保证.采用传统的制导方法很难同时满足精度、航程、过载和热量等要求.针对以上不足,为了设计一种安全、有效且适合大范围航程的再入制导律,结合解析预测制导和数值预测制导的优点,设计了一种改进的月球返回再入制导律.具体方法是在阿波罗解析制导方法的基础上,通过在上升段和弹道段使用数值预测校正算法(NPC)提高了纵程能力.又将决策权提前至初始滚转段,并采用变化的常值阻力加速度.仿真结果表明,改进设计的制导律提高了航程能力和落点精度,降低了过载和总热量,使动态性能得到改善,改进方法可为月球返回再入制导优化设计提供依据.