弹道目标尾焰特性探究

弹道目标(运载火箭、弹道导弹等)具有射程远、速度快、威力大等特点,极具战略威胁,随着攻防技术的此消彼长,弹道目标的防御正从被动段、中段向主动段延伸。尾焰作为弹道目标在主动段特有的现象,它的电离层扰动特性、RCS值增强特性、频域特性和红外特性是用来检测弹道目标的主要依据,在弹道目标的防御中具有十分重要的作用,其中"电离层扰动特性"的实时性较差,"RCS增加"是天波超视距雷达检测导弹目标的前提,"频域特性"可以用来确定弹道目标的位置信息,但是准确性不及"红外特性"。     

弹道目标被动段跟踪算法研究

围绕弹道导弹被动段跟踪问题,分析了被动段弹道目标的运动方式,在地心固定直角坐标系下建立了被动段弹道导弹运动模型;根据被动段弹道目标高速、高机动、强非线性的运动特点,采用基于"当前统计"模型的UKF滤波算法,实现了对弹道目标被动段的稳定精确跟踪。通过仿真试验,与传统的基于"当前统计"模型的EKF算法相比,该模型和滤波算法提高了对弹道目标的跟踪精度,尤其是对目标的速度和加速度估计,同时降低了对非线性系统跟踪发散的可能性。     

弹道目标尾焰特性探究

弹道目标（运载火箭、弹道导弹等）具有射程远、速度快、威力大等特点,极具战略威胁,随着攻防技术的此消彼长,弹道目标的防御正从被动段、中段向主动段延伸。尾焰作为弹道目标在主动段特有的现象,它的电离层扰动特性、RCS值增强特性、频域特性和红外特性是用来检测弹道目标的主要依据,在弹道目标的防御中具有十分重要的作用,其中“电离层扰动特性”的实时性较差,“RCS增加”是天波超视距雷达检测导弹目标的前提,“频域特性”可以用来确定弹道目标的位置信息,但是准确性不及“红外特性”。     

地基相控阵雷达对弹道目标的探测性能评估

为解决地基相控阵雷达对弹道目标探测的最优部署问题,建立弹道中段目标轨道运动和进动模型,提出弹道中段多部地基相控阵雷达的弹道目标探测概率模型,以及平均检测概率、稳定跟踪时间和资源冗余时间3种组合的雷达探测性能评估指标。依据弹道目标RCS及探测距离随观测时间的变化情况,通过仿真实验对多种部署方式下地基雷达对弹道目标探测性能评估指标的分析,得出的结论为弹道导弹防御系统中地基雷达的部署方式提供了有效的参考依据。     

双层三阶多项式拟合的弹道导弹发射点估计方法

发射点估计是炮位侦察校射雷达的重要任务之一。在仅利用雷达测量数据的情况下,先通过三阶函数拟合弹道导弹主动段时间-高度曲线估计导弹的绝对发射时刻,从而求得各个弹道轨迹点相对于绝对发射时刻的相对发射时间,然后再次利用三阶函数拟合主动段相对时间-水平位移,进而得到弹道导弹发射点估计结果。通过弹道导弹运动模型仿真具有一二级助推的弹道数据,并增加雷达观测误差,分析验证了所提方法的有效性和精确性。经测试,所提方法求解过程简单,对主动段弹道拟合准确,发射点估计精度达到0.6%以内,定位误差较传统方法降低了50%以上。     

弹道导弹进动周期雷达测量提取方法研究

主要研究了利用雷达目标RCS序列提取弹道导弹进动周期的方法.首先建立了弹道导弹中段目标的进动模型,分析了目标RCS回波数据与进动周期的关系表达式,然后给出了利用目标RCS序列估计进动周期的方法.仿真实验结果表明,文中提出的方法能够有效估计目标的进动周期.     

基于Bayes弹道导弹主动段融合跟踪算法

弹道导弹主动段拦截中对导弹跟踪精度要求很高,如何将多种主动段探测装备得到的数据进行融合得到更加精确的数据是当前亟待解决的难题。针对此问题,文中研究了导弹预警卫星与雷达融合跟踪,提出了一种基于Bayes理论的弹道导弹主动段融合跟踪算法。该算法分别建立了导弹预警卫星和雷达对主动段探测模型和跟踪模型,应用POFACETS软件仿真了一种类型弹道导弹,并将其获得的导弹RCS数据应用到算法中,提高了算法的准确性。仿真实验表明,该融合跟踪算法可以获得比多个传感器算术平均值更精确的结果,具有较高的可靠性。     

动态雷达目标仿真中目标姿态角的计算

为了对动态雷达目标建立合适的数学模型,逼真地复现目标的运动特性和回波特性,从而实现动目标仿真,提出了利用野外真实试验中实际测得的目标RCS数据建立动目标仿真模型,实现动态雷达目标仿真的一种新方法.文章首先探讨了采用该方法对动态雷达目标RCS仿真的具体步骤,然后对实现仿真的一项关键技术--运动目标姿态角的求解进行了公式推导,并列举了应用实例,为进行良好的动态雷达目标仿真提出了一个新思路.要实现仿真还需要做许多工作,如对动态目标RCS起伏规律进行分析,计算统计参数,应用常见RCS起伏模型对目标动态RCS统计分布进行拟合等.     

进动圆锥弹头双基地微多普勒特性分析

微动特征是弹道中段目标雷达识别的有效特征之一。该文首先利用由几何绕射理论推导的圆锥弹头散射中心模型确定了3个散射中心分别是锥顶及双基地角平分线在锥底平面上的投影与底面边缘的2个交点;然后建立了进动圆锥弹头双基地微多普勒模型,经化简可知双基地微多普勒模型与双基地角平分线上单基地雷达微多普勒模型相似,且双基地微多普勒幅值为单基地微多普勒幅值的半双基地角的余弦倍,这与单双站散射等效定理吻合;再通过分析3个散射中心的微多普勒模型得出了可用于进动和结构参数估计的3种相关性;最后利用电磁计算软件FEKO计算了圆锥弹头模型的双基地雷达截面积(RCS),通过对RCS序列的时频分析,验证了该文理论分析的正确性。     

弹道导弹助推段RCS序列仿真及尺寸分类估计

从低分辨窄带雷达的助推段RCS序列中能提取出弹道导弹识别的重要信息,但由于信息量有限,只能对导弹尺寸进行大致的分类估计。为了对导弹进行聚类分析,首先采用准静态法结合弹道导弹静态RCS仿真了导弹在助推段的RCS序列,为特征提取提供了依据;之后,在其基础上,提取出与导弹弹径相关的特征信息,采用最大最小距离法进行聚类识别,将不同尺寸弹道导弹分类,构建出数据库;最后,将目标导弹的特征信息与数据库内样本的特征信息进行聚类识别,从而得出目标尺寸的大致范围。最终的实验结果表明:利用助推段RCS序列提取目标特征能够实现目标尺寸的估计。     

临近空间红外探测像面照度建模与仿真

低空突防目标飞行高度低、时间短,对其进行有效的探测一直是研究的重点和难题。以2.7 m、4.3 m作为探测系统的中心波长,建立了临近空间红外探测像面照度模型。模拟SBIRS天基红外系统和临近空间探测系统,仿真典型目标弹道,考虑大气影响,得到主动段、被动段红外辐射分别在SBIRS预警卫星和临近空间平台的像面照度及目标背景调制对比度。仿真结果表明:对于低空突防目标,临近空间平台较SBIRS拥有更高的信号对比度及更长的探测时间。在被动段,以4.3 m为探测中心波长探测效果好于2.7 m。     

弹道导弹中段红外辐射特性数学建模与仿真

针对TBM中段的弹道特性,根据热平衡理论建立了TBM在中段的温度计算模型,然后根据普朗克定律建立了目标红外辐射计算模型;在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收、散射及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响建立了大气透过率的计算模型,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算了两种波段下目标红外辐射强度、大气光谱透过率以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析,结果表明,这是一种计算TBM中段红外辐射的有效方法.     

TBM末端机动弹道预测

TBM末端机动弹道的预测是现代防空C^3I系统建模中重要的组成部分,它直接影响着反导武器系统对TBM拦截的精度与概率。为了精确地预测出处于末端机动条件的TBM弹道,并满足防空作战实时性的要求,本文在广义卡尔曼滤波的基础上提出了一种基于输入估计的自适应滤波方法。结论表明,该方法较其它方法更适应于解决TBM末端机动弹道预测问题,具有很好的军事应用价值。     

弹头形状对导弹RCS影响的分析

对导弹的结构进行简化,建立了导弹的电磁散射模型,通过综合运用物理光学法（PO）、等效电磁流法（MEC）、几何光学法（GO）等高频方法计算了导弹模型各散射中心的雷达散射截面积（RCS）,并考虑目标各部分散射场间的相对相位关系,计算了带橄榄型弹头导弹的整体RCS,其结果与参考文献的实测结果吻合较好,这说明该文的分析方法是正确的、有效的,结果可满足工程预估的需要。在此基础上,分别计算了不同极化方式下带椭球型和半球型弹头导弹的RCS,结合RCS曲线分析了弹头形状对导弹电磁散射特性的影响。     

Structural–electrical coupling optimisation for radiating and scattering performances of active phased array antenna​

It is well known that calculating and reducing of radar cross section (RCS) of the active phased array antenna (APAA) are both difficult and complicated. It remains unresolved to balance the performance of the radiating and scattering when the RCS is reduced. Therefore, this paper develops a structure and scattering array factor coupling model of APAA based on the phase errors of radiated elements generated by structural distortion and installation error of the array. To obtain the optimal radiating and scattering performance, an integrated optimisation model is built to optimise the installation height of all the radiated elements in normal direction of the array, in which the particle swarm optimisation method is adopted and the gain loss and scattering array factor are selected as the fitness function. The simulation indicates that the proposed coupling model and integrated optimisation method can effectively decrease the RCS and that the necessary radiating performance can be simultaneously guaranteed, which demonstrate an important application value in engineering design and structural evaluation of APAA.     

改进正弦算子的弹道交接自适应算法

为了实现组合制导,用二阶吻合法设计了一不同制导律间的指令交接导引段。对正弦算子进行改进,建立了自适应弹道交接导引算法的模型,通过分析弹体时滞参数对算法参数的影响,并以积累的弹道航向误差最小化为依据,设计了算法的参数。所得算法与基于正弦算子的弹道交接自适应算法比较可知:前者的积累弹道航向误差更小,参数取值范围更大,从而能更好地实现不同制导律弹道的平滑过渡。通过后向尾追仿真可知:前者脱靶量更小,弹道更光滑,所得算法结构简单便于应用。     

一种具有预测能力的实时三维航迹规划方法

为提高飞行器对地攻击效能,必须对其三维航迹规划技术进行研究.通过考虑飞行器姿态变化对暴露范围的影响,建立了飞行器简化RCS模型;考虑到威胁并非不可穿越,建立了间歇式暴露模型;在改进稀疏A*算法的基础上提出了一种具有实时规划能力的分步规划算法,针对该算法存在规划“死胡同”的缺陷,提出了一种具有预测能力的三维航迹规划方法;...     

地面双基地雷达箔条干扰研究

在充分考虑双基地雷达工作特点的条件下，首先根据箔条干扰的性质，分析其雷达截面积，其次建立了双基地条件下箔条云团的雷达截面积模型，通过与现有理论的比较，证明了该模型的合理性。最后，建立了箔条云团干扰回波的模型。     

利用Radau伪谱法求解UCAV对地攻击轨迹研究

针对UCAV对地攻击轨迹规划问题,提出一种基于Radau伪谱法(RPM)的求解策略。首先,构建了最优控制问题的一般框架,分析了RPM求解最优控制问题的基本原理及实现方式;在充分考虑UCAV的气动力特性、发动机推力特性及大气环境特性的基础上建立了UCAV三自由度(3-DOF)质点模型,并详细分析了UCAV初始和终端位置、速度、姿态约束、飞行性能和战场环境等约束条件,在此基础上构建UCAV对地攻击轨迹规划问题框架;最后,利用RPM将轨迹规划的最优控制问题转化为非线性规划问题并求得最优解。仿真结果表明,该方法能以较高的精度和速度生成满足各种复杂约束要求、连续并且真实可行的最优轨迹。     

机动弹道对导引装置探测能力的影响分析

根据导引设备平台高速变攻角运动和探测环境的特点,研究了弹载雷达和红外导引系统的探测能力以及最佳的探测条件,利用最优化理论,建立了再入机动弹道模型,仿真分析了最大机动距离弹道和最小机动距离弹道对导引装置探测性能的影响。结果表明,针对不同的导引头,采用不同的机动弹道将有助于导引头性能的发挥,从而进一步提高导弹的命中精度。