射程修正引信弹道辨识方法及精度分析

研究了用于底排/火箭复合增程榴弹射程修正引信的弹道辨识方法以及辨识精度.根据蒙特卡罗模拟理论,选取弹道纵风、初速和弹道系数作为建立随机概率模型的初始参数,生成一条随机弹道模拟实际弹道,根据靶场实测的加速度值,利用弹道辨识方法对实际弹道辨识,比较辩识射程和实际射程,得到弹道辨识方法精度.结果表明,主动段弹道辨识方法误差不大于1%,其弹道辨识精度能满足工程要求.     

火炮最大射程地面密集度分析与预测

火炮最大射程地面密集度是火炮武器系统的重要战术技术性能指标之一,也是射击精度的重要组成部分.以某火炮最大射程地面密集度为研究对象,分析和研究了影响密集度的主要因素及起始扰动对弹道的影响,建立了模拟实际大气阵风风速随机变化的Markov随机风场,采用了符合误差因素特征的随机数,运用弹道方程法建立了密集度预测模型.该模型真实反映了主要因素影响密集度的机理,并考虑了各主要误差因素的交互作用.     

基于麻雀搜索算法优化BP神经网络的弹丸射程预测研究

弹丸发射参数、气象条件等会影响弹丸射程,其构成的影响体系复杂并难以准确预测。针对BP预测算法会因初始权值和阈值取值不当导致陷入局部最优的问题,建立了麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络的弹丸射程预测模型,以弹丸射程作为输出指标,选取弹丸初速、发射角度和风力条件作为影响因素输入,经过数据预处理后进行弹丸射程预测;同时与粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)优化BP神经网络预测模型的预测精度进行对比,验证SSA优化BP神经网络模型的预测效果。结果表明,SSA-BP预测模型的平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为10.456 4 m、11.831 3 m和0.058 13%,低于BP、PSO-BP、GA-BP预测模型的相应评估指标,所以SSA-BP模型的预测精度高于BP、PSO-BP、GA-BP预测模型,其可以为弹丸射程预测和远程火力打击研究提供支持。     

沿飞行弹道的扰动引力逼近方法

为实现导弹飞行过程中的扰动引力补偿,提出了一种基于网函数逼近理论的扰动引力模型构建和快速赋值方法。推导了该方法的赋值误差,分析了影响赋值精度的主要因素,计算了该方法应用于不同射程、不同射向及不同区域弹道中的扰动引力重构结果以及由赋值误差产生的落点偏差。结果表明,对于射程为12 000 km的弹道,当存储量约为1 000个数据时,即可将赋值误差及其引起的落点偏差控制在10^-2 mgal量级和8 m以内,全程弹道生成时间远小于其他方法。该方法能够实现沿任意飞行弹道的扰动引力快速赋值,其赋值精度、计算速度和存储量均满足弹道计算要求。     

基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的多股螺旋弹簧动态响应模型参数辨识和分析

针对传统方法在辨识多股螺旋弹簧（以下简称多股簧）非线性响应模型参数时效率较低、精度较差的问题,提出带噪声统计估计器的自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法。该算法通过对多股簧试验数据中的量测(过程)噪声进行递推和估计,能够确保非线性模型参数辨识的收敛性;结合多股簧动态试验对该算法进行检验。研究结果表明：即使在量测噪声级别较高的情况下,AUKF算法也可以准确地求出多股簧的动力学模型参数;在预测多股簧动态响应过程中,若预测振幅和参数辨识所用振幅相差太大则会导致较大的预测误差;当加载速度变化时,多股簧动力学模型中的迟滞部分参数基本不变,但0阶非线性刚度系数和非线性放大因子变化较大。     

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.     

靶弹动力学模型参数辨识与弹道仿真

建立靶弹典型动力学模型结构,靶弹六自由度动力学数学模型简化为纵向和侧向两个三自由度的动力学模型。选择了辨识输入数据,将传统的模型辨识方法与现代计算机技术相结合,对气动力辨识输入参数进行了分析,采用迭代算法得出辨识参数,并对辨识精度进行了分析,认为观测量测量误差、物理几何参数误差影响辨识精度,选用靶弹现有试验测量数据作为输入量,进行气动参数辨识,得出辨识结果,将辨识得到的气动参数带入弹道仿真程序进行了仿真,验证了辨识结果满足设计要求。     

发动机分离对精确制导火箭弹散布的影响因素分析与仿真

为了分析发动机分离对主弹体散布的影响,通过对分离过程进行受力分析,确定了反向燃气喷流、分离速度误差为主弹体散布的扰动因素。通过选择不同分离点,采用蒙特卡洛方法进行仿真分别得到两种影响因素下的落点散布。结果表明:分离速度误差只对距离散布有影响,并随射程和射角的增大而增大;反向燃气喷流对距离散布和方向散布都有影响,方向散布随射程和射角增加而增大,距离散布随射程的增大而增大,随射角的增大而减小;不同分离点弹道参数和大气参数的差异对散布无明显影响。     

脉冲修正弹药射程预测控制方法

介绍了一种脉冲发动机直接力控制的弹道修正方案,分析了脉冲修正弹药制导律设计特点,指出纵向导引律是设计的首要问题.提出了射程预测导引的概念,其核心问题是建立射程预测方程:通过理想弹道和典型扰动弹道的解算获取样本点,建立射程和中间弹道参数的多项式模型,采用回归方法求取多项式系数.仿真表明,采用该导引方法进行纵向修正后,弹丸的纵向落点标准误差从123 m下降到21m.     

舰炮间瞄射击的辨识修正方法

为克服舰炮对岸射击时有时不能进行射击修正的缺陷,提出了利用舰载观测器材跟踪飞行弹丸坐标,辨识弹道气象参数,求取弹着偏差量的射击修正方法.通过对影响弹丸飞行弹道因素的分析,确定了需辨识的参数和弹道方程组模型,建立了基于非线性最小二乘的弹道辨识算法模型.仿真试验证明了本方法的正确性和可操作性,对于提高舰炮对岸射击精度具有重要作用.     

基于曲面地表的弹箭射程计算方法

为了研究地表曲面对弹箭射程的影响,基于Kane方法建立计及地表曲面、重力加速度大小和方向变化的改进刚体弹道模型,将大地线的概念引入到弹箭射程计算中,讨论大地主题反解法、正球体两点距算法、椭球体两点距算法、高斯投影距算法4种在曲面地表情况下计算射程的方法,比较改进刚体弹道模型和普通刚体弹道模型计算射程的差异。计算结果表明,在300 km范围内,椭球体两点距算法计算射程具有较高的精度,可作为曲面地表上的射程计算方法;考虑地表曲面后,采用改进刚体弹道模型比普通刚体弹道模型精度更高。     

近程导弹瞄准线转动角速度预测模型及误差分析

近程导弹采用预测瞄准线开环控制,瞄准线的预测精度直接决定导弹的命中精度。为研究瞄准线转动角速度预测误差对导弹制导精度的影响,根据捷联惯导系统坐标变换原理,建立了近程导弹瞄准线转动角速度的预测模型和预测误差模型;仿真分析了各项误差源对预测误差和命中精度的影响;提出了惯性器件的精度搭配和精度要求。研究成果为全面研究近程导弹误差模型和采取减小、补偿误差措施提供理论依据。     

基于回归神经网络的非线性舰炮弹道偏差预测

提出一种基于回归神经网络及弹道机理模型对非线性弹道系统进行辩识的方法，通过观测上升段弹丸飞行轨迹，采用混合模型预测弹道的误差规律，最后估计出弹着点，对系统采用MATLAB进行仿真，结果表明，该方法有效可行。     

复合制导再入机动弹头再入误差分析

根据融合了干扰因素的再入机动弹头再入段六自由度弹道方程,研究了一种基于变化的再入干扰量偏导数矩阵和弹道参数偏差的参数估计方法,由再入干扰方程求得辅助导航系统开始工作前每一时刻的再入误差值.理论推导和仿真结果表明,该再入误差分析方法是合理的,分析结果在估算结果范围之内,气动干扰是再入误差的主要影响因素.     

火箭弹起始扰动数值仿真研究

建立了火箭弹起始扰动发射动力学模型，进行了数值仿真，分析了火箭发射过程中火箭弹缺陷，发射装置振动，弹管间隙等因素对起扰动的影响并提出了其定量关系。     

基于弹道精确测量的射表编拟方法研究

射表试验弹药消耗大、试验周期长是长期存在的问题。针对此问题,根据刚体弹道理论,建立了弹箭六自由度弹道微分方程。开展了飞行诸元关于各气动参数的灵敏度分析,通过仿真计算,对弹箭气动参数准确辨识方法和全弹道符合计算方法进行了研究,初步形成了基于弹道精确测量的射表编拟新方法。仿真结果表明,新方法能够较准确辨识出弹箭气动参数,计算弹道与实际弹道一致性更好,更能反映弹箭的真实飞行状态。研究成果为改变射表试验消耗大、周期长的问题,进一步提高射表精度和射表编拟技术奠定了理论基础。     

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。     

基于改进粒子群算法的旋转弹气动系数快速辨识

为了准确、快速地辨识旋转弹主要气动系数,建立了一个基于改进粒子群算法的气动系数快速辨识模型。该辨识模型以四自由度修正质点弹道模型为基础,以最小标准欧几里德距离为辨识准则,利用弹丸自由飞行试验测得的速度和转速数据,可同时辨识出弹丸的零升阻力系数、升力系数导数、极阻尼力矩系数导数以及马格努斯力系数导数。利用某155 mm旋转弹仿真所得的弹道数据对提出的气动辨识模型进行验证。结果表明:与气动系数理论值相比,零升阻力系数、升力系数导数与极阻尼力矩系数辨识值的平均相对误差较小,当马赫数在0.8～1.25范围内马格努斯力系数导数相对误差约为30%～50%,但马赫数在1.25～2.7范围内其误差较大; 根据气动系数辨识值计算出的弹道数据与仿真弹道数据相比,射程在26 km时相差约为8 m,速度变化完全一致; 相比于标准粒子群算法,提出的改进粒子群算法具有更快的收敛速度。     

弹道修正弹滚转角辨识系统模型与误差分析

建立了航用弹道修正弹滚转角辨识系统数学模型，利用向弹上引信装定的初始信息及磁阻传感器探测到的地磁信息，使用滚转角解算算法求出滚转角。对理想弹道条件下的误差进行分析并通过实例进行仿真，验证该滚转角辨识系统可有效辨识出弹体滚转角，在给定条件下能达到较高精度，误差基本在弹丸实际使用的允许范围之内。     

摄动落点预测法的快速建模与基于精度最优的分段预测控制法

快速的高精度落点预测是实现高旋弹丸弹道预测修正或制导的关键,基于基准弹道的摄动（PP）预测法能够较好地平衡计算精度与效率。为解决PP预测法难以快速适应环境与目标的问题,结合摄动理论与分步逼近法实现初始发射条件及基准弹道的快速确定,并根据理论简化推导出摄动模型参数计算方法。通过弹道仿真与无控试验验证其可行性,结果表明:该方法可快速完成发射参量计算与摄动预测建模;与修正质点弹道（MPT）预测法相比,弹道前段PP预测法预测精度较优,弹道后段略差。综合PP预测法与MPT预测法计算速度与精度特点,提出结合PP与MPT的分段预测法,经蒙特卡洛仿真,分段预测法的修正效果相较于单一的PP或MPT预测法更优。