二维弹道修正引信弹道辨识模型及精度仿真分析

文中提出利用卡尔曼滤波技术来建立二维弹道修正引信弹道辨识模型,在弹道方程基础上建立了卡尔曼滤波的弹道辨识状态方程和量测方程,构建了二维弹道修正引信弹道辨识模型算法;利用均匀设计方法对弹道辨识模型的精度进行了仿真分析,仿真结果表明基于卡尔曼滤波技术的弹道辨识模型可以满足弹道修正引信的系统精度要求.     

在线弹道参数滤波与辨识方法分析

为解决基于雷达探测系统的一维弹道修正弹的快速在线弹道参数辨识及精度分析问题,针对阻力环体制的一维弹道修正弹,建立了适配于一维弹道修正弹的飞行控制弹道模型,并基于卡尔曼滤波理论建立了弹道滤波模型,给出了弹道预报的方法。结合扩展卡尔曼弹道滤波模型,计算分析了数据测量精度、基础阻力系数变化等因素对预报弹道落点的影响。研究结果表明:为了提高无控弹道和修正弹道的预报精度,应尽可能准确地获取全弹的阻力系数,并进行若干发炮射试验,通过反复调整预报-校正分段以确定出较佳弹道参数方差,来提高后续弹道预报精度。     

用于RAM目标跟踪数据滤波的模型参数自适应CMUKF算法

C-RAM系统对RAM目标跟踪数据滤波算法有精度高、收敛快的要求。弹道系数未知造成模型不准确会导致传统滤波方法难以满足要求,针对不能准确辨识弹道系数的情况,提出了一种模型参数自适应的RAM目标跟踪数据滤波方法。该方法使用量测转换无迹卡尔曼滤波算法(CMUKF)对系统状态进行估计,在无迹卡尔曼滤波(UKF)的框架下使用最小二乘递推辨识算法(RLS)在线辨识弹道系数,形成了模型参数自适应,并对辨识出的弹道系数进行二次滤波,提高了弹道系数的辨识精度。将本文算法与传统C-RAM中的跟踪数据滤波算法比较,仿真结果表明该算法提高了估计精度,且具有良好的鲁棒性和较少的执行时间。     

卡尔曼滤波在弹道修正弹落点推算中的应用

为了准确地估算常规弹箭的飞行弹道,以便对其实施简易弹道修正并大幅度提高殚箭的密集度,应用卡尔曼滤波方法,结合质点弹道模型,建立了卡尔曼滤波弹道模型.对地面侦察雷达撂测到的一段飞行弹道参数进行滤波,进而外推出弹道落点.仿真结果表明,雷达测量信号中的噪声具有随机性且幅值较大,在卡尔曼滤波过程中,滤波方差衰减很快,滤波后测量噪声能够较快地大幅度减小;外推弹道落点精度随着雷迭跟踪时间(跟踪点数)的增加而迅速提高,经过一段跟踪时间后,这种趋势逐渐变缓.对于大口径弹道修正弹,雷达跟踪点数宜取30～40点,求解一条弹道约需几十mS.     

两种卡尔曼滤波模型在修正弹弹道数据处理中的应用比较

为了准确实时估算修正弹的无控弹道,实现简易弹道修正,进一步提高弹箭的密集度,分别应用"当前"动态运动线性模型卡尔曼滤波和非线性质点弹道模型的扩展卡尔曼滤波,对GPS测量的修正弹飞行弹道空间位置参数进行滤波算法的实现与比较.算例仿真结果表明,采用质点弹道模型的滤波估计精度和收敛速度优于"当前"动态运动模型,但对系统模型参数的精度要求较高,对模型参数和过程参数变化的适应性不如"当前"动态运动模型.     

三种非线性滤波在再入弹道估计中的分析研究

首先在雷达直角坐标系下建立了再入目标的动力学模型,针对其运动的非线性,采用了三种经典的非线性滤波,即扩展卡尔曼滤波,不敏卡尔曼滤波以及粒子滤波进行弹道参数估计,给出了估计性能(误差均值和标准偏差),并与理论后验Cramer-Rao下限进行了对比。计算结果表明,在弹道参数采取指数建模的情况下,三种滤波的性能大致相同,从计算量、滤波性能和滤波的稳健性上综合考虑,不敏卡尔曼滤波更胜一筹。     

基于混合卡尔曼滤波的磁偶极子目标跟踪

针对经典粒子滤波(PF)对磁偶极子跟踪高维模型估计时存在的"维数灾"问题,提出一种基于混合卡尔曼滤波(MKF)的方法进行求解。该方法通过导出磁偶极子跟踪的条件线性高斯模型,利用混合卡尔曼滤波算法,将状态变量分离为线性部分和非线性部分;利用卡尔曼滤波和粒子滤波进行耦合处理,克服了经典粒子滤波直接用于磁偶极子跟踪出现的精度不高和滤波发散问题。通过仿真实验将该方法与基于PF的磁偶极子目标跟踪方法进行了对比,结果表明算法精度较高,且性能稳定。     

基于卡尔曼滤波水下弹道测量系统研究

水下弹道测量系统利用多传感器完成对鱼雷、靶标的跟踪定位．针对通常的几何定位方法,其算法复杂且定位精度不高的问题,研究了用于水下弹道测量系统的纯距离目标跟踪定位卡尔曼滤波算法,推导了相应的滤波公式．通过系统的仿真结果表明：该算法在收敛速度和估计精度方面都比较令人满意．     

雷达/红外复合制导跟踪与辐射控制研究

针对强对抗条件下导弹复合制导寻的问题,提出了一种雷达/红外序贯滤波跟踪并控制雷达间歇工作算法。该算法在跟踪中使用了基于交互多模型和不敏卡尔曼(IMM-UKF)的序贯滤波方法,并在滤波过程中利用状态估计协方差与测量误差方差进行比较控制雷达间歇工作。仿真结果表明,与采用数据压缩滤波的跟踪算法相比,该算法具有更高的跟踪精度,并且能在保证一定的跟踪精度的前提下合理的控制雷达辐射。     

末端弹道雷达信号的滤波及弹道外推研究

基于末端弹道小机动、平稳特点,采用质点弹道模型描述目标的运动,结合非线性不敏卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman Filter,UKF)对雷达量测数据进行滤波及弹道参数估计。根据现实需要,由某一时刻滤波得到的目标位置、速度和弹道系数进行外推计算。计算结果表明,对于飞行马赫数为1~3的来袭目标,外推2s目标空间位置绝对误差可以稳定控制在10m左右。考虑到雷达对目标的径向速度测量数据较为精确的特点,提出了一种基于最小二乘拟合和充分利用径向速度数据的计算方法,确定了目标外推初始边界条件。计算过程和结果表明,该方法具有更快的计算速度和更好的计算精度。     

便携式反坦克导弹弹道成型制导律设计

针对飞行速度快速时变的便携式反坦克导弹制导控制问题,应用最优控制原理,提出了一种考虑导弹速度快速变化的改进弹道成型制导律。采用超前滞后环节进行时变过载自动驾驶仪设计; 基于最优控制理论推导了广义弹道成型制导律和扩展弹道成型制导律,针对便携式导弹速度快速时变的特性,设计了包含时变速度信息的弹道成型制导律,并结合工程实际讨论了参数选择方法; 最后进行了仿真对比和验证。仿真结果表明,该文提出的包含时变速度信息的弹道成型制导律能够满足武器系统的近距击顶作战需求,同时能够满足导弹系统的着角、攻角、框架角、过载等约束。     

旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹气动特性

为研究旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的气动特性,采用风洞实验方法,对该弹气动特性随马赫数、攻角以及舵偏角的变化规律进行了研究。结果显示：在实验研究马赫数、攻角和舵偏角范围内,舵偏角增大对模型有一定增阻作用;模型升力系数随舵偏角增大而增大、随攻角呈线性变化关系;在相同马赫数和攻角下,俯仰力矩系数和滚转力矩系数随舵偏角的增大而增大。该研究结果为旋转控制固定鸭舵二维弹道修正弹的弹道设计和研究提供了参考依据。     

一种反馈线性化弹道跟踪制导律设计

针对防空导弹弹道跟踪问题,基于反馈线性化理论设计了一种弹道跟踪制导律。使用反馈线性化方法对导弹质点运动模型精确线性化;利用该线性化模型和线性二次型最优调节器(LQR)理论设计跟踪制导律,并给出制导系统工作流程;在存在初始误差和随机风干扰的条件下,将所设计的跟踪制导律应用于导弹质点运动仿真,并与基于小扰动模型设计的LQR跟踪制导律进行比较。结果表明,基于反馈线性化所设计的制导律性能更好。     

固定鸭舵式弹道修正弹二体系统建模

固定鸭舵式二维弹道修正弹修正组件相对弹体具有不同的滚转角速度,传统6D弹道模型不能有效描述弹丸的运动特性和规律。针对该问题,在修正组件和弹体无气动耦合的假设下,研究了修正组件、弹体的运动与弹丸运动的关系,分析了弹丸飞行过程中两刚体间的相互作用,综合两刚体的运动学和动力学方程建立了7D弹道模型。针对某型尾翼稳定弹建立了仿真模型,并对不同面积、不同舵偏角、不同修正组件质量3种状态进行了仿真分析。仿真结果表明,该模型可有效描述弹丸在飞行过程中的运动状态,且能够反映弹丸的弹道特性和运动规律。该模型可用于该型弹丸的弹道解算,并为该类弹丸的研究提供依据。     

附着空泡对潜射导弹弹道影响分析

为了研究附着空泡对潜射导弹弹道的影响,根据潜射导弹肩空泡尾段压力分布特性,建立了弹体运动方程,分析了潜射导弹弹体所受外力和外力矩,建立了肩空泡尾段横向力模型。通过对潜射导弹所受流体动力进行建模,求解导弹运动方程,得到不同工况下的水弹道结果。将采用弹道计算模型得到的结果与同工况试验结果进行了比较分析,结果表明,由于空泡发展不对称引起的空泡尾段横向力对弹体扶正具有较大影响,相较于发射深度、出筒速度,迎背流空泡长度差对出水俯仰角及俯仰角速度影响更大。     

变射面弹道横向转弯飞行程序的设计与优化

为有效提高导弹的突防能力和禁避飞区规避能力,实现小射程能量的有效利用,提出一种变射面横向机动弹道,通过初始离面角使弹道一级偏离传统射面,后面级再变换射面以命中目标。针对该机动弹道变换射面的横向转弯段,建立了横向转弯飞行程序仿真模型,为确定最优初始离面角和转弯飞行程序模型参数,采用混合优化算法对其进行了优化。仿真结果表明,模型能够满足弹道横向机动变换射面转弯要求,优化算法能够实时、快速求得最优初始离面角和最优飞行程序,满足射前诸元准备时间要求,实际应用性强。     

脉冲修正火箭弹弹道修正算法优化

为提高脉冲推冲器的弹道修正效能,通过理论分析的方法分析了脉冲推冲器在不同弹道段的内弹道修正能力分布情况。数值仿真和分析结果表明,在弹道上升段脉冲推冲器的横向修正能力大于纵向,而在弹道的下降段横向和纵向修正能力相当。提出了上升段只进行横向修正和下降段进行综合修正的修正策略,并优化了脉冲推冲器点火相位。采用122mm火箭弹对优化后的脉冲点火控制方法进行了数值仿真。结果表明:该控制方法能有效提高脉冲推冲器的修正效果。     

基于梯度粒子群算法的纵横向机动跳跃弹道设计及优化

为了增强导弹弹道的机动性能和突防效果,采用2级发动机多次点火及横向机动技术,建立了纵横向机动跳跃弹道模型。针对模型中弹道计算时间长、优化参数多的问题,提出并设计了梯度粒子群算法,将梯度搜索的思想融入到粒子群算法中搜索全局最优解,相应改变微粒速度位置向量的更新方式。仿真结果表明,该算法能够有效地解决纵横向机动跳跃弹道模型的优化问题并具有快速收敛性。     

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。     

Nitrosation and Nitration of Tetraacetyldibenzylhexaazaisowurtzitane

Tetraacetyldibenzylhitane (TADBIW) was subjected to debenzylation by nitrosating with inorganic materials available commercially to synthesize tetraacetyldinitrosohexaazaisowurtzitane (TADNSIW). TADNSIW was purified, and its structure was determined by FTIR, 1H NMR, MS and element analysis. The debenzylation reaction of TADBIW gave quantitative benzaldehyde as a by-product. This indicates that the reaction produces an imine cation as an intermediate. Hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW) was prepared from unpurified TADNSIW with the yield over 96.0 % and the purity more than 98.0 %. And the mechanism of the reaction from TADNSIW to HNIW is proposed to be oxidation of nitroso and nitration of acetyl on the molecule of TADNSIW, This reaction system involved is simple, and the reaction can complete within a short time and under mild conditions. The product can be easily to separate and the waste disposed readily.