基于椭圆概率误差的落点精度评定方法

制导导弹和炮弹的命中精度是衡量弹道武器等系统性能的一项重要评价指标,其中圆概率误差(Circular Error Probable,CEP)是最常用的落点精度评定方法。由于导航系统的偏差和其他随机因素的影响,实际导弹的落点分布通常沿不同方向不均匀并且方向相关,传统的CEP无法描述落点误差的方向性和相关性。根据落点分布的相关性和非等标准误差特点,提出了一种新的椭圆概率误差(Elliptic Error Probable,EEP)的落点精度评定方法,并给出了精确表达式。该方法利用椭圆的长轴、短轴和旋转角度3个参数描述落点精度,分别建立了沿原始坐标轴的两参数椭圆概率误差模型和沿标准差解耦坐标轴的三参数椭圆概率误差模型。通过仿真对比发现,相比圆概率误差和两参数椭圆概率误差,三参数椭圆概率误差模型面积最小。因此,椭圆概率误差能够更精准地描述导航精度在不同方向的差异及方向相关性,将为预估落点误差的方向性及目标摧毁概率范围提供依据。     

某型导弹落点偏差修正及预报

总结了在任务中实际工程情况，对平台工具误差系数造成的导弹落点偏差进行了计算，得出了考虑交链和不交链两种情况下导弹飞行参数的修正值，并且给出了导弹落点制导精度预报值。     

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛;预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8s,采样时间间隔宜在60~120ms范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。     

基于粒子群优化支持向量机神经网络的弹丸落点预报

针对目前弹丸落点预报方法预报时间较长和精度不高的问题,提出了基于粒子群(PSO)优化的支持向量机(SVM)神经网络预测方法。该方法采用PSO优化算法优化SVM训练参数,以获得最优SVM神经网络落点预测模型。在此基础上,使用卡尔曼滤波处理外弹道数据形成神经网络训练数据,进行落点预报仿真测试。仿真结果表明,射程最大误差为7.371m,横偏最大误差为0.886m;落点预报时间在35ms之内,比数值积分法快了一个数量级,为弹丸落点预报的实际应用提供了一种途径。     

非对称变弹翼高速导弹气动特性计算与分析

通过不对称旋转左右弹翼的后掠角实现弹翼的不对称变化,利用飞行器快速计算软件Missile Datcom计算不同条件下导弹的气动参数.基于气动数据分析了后掠角非对称变化对升力、阻力、俯仰力矩及滚转力矩等气动特性的影响.通过分析可知,弹翼的不对称变形可显著的改变滚转力矩系数,将不对称变形的弹翼作为辅助控制机构,控制导弹的滚转运动,提高滚转运动的准确性和快速性.     

基于神经网络补偿的线性弹道落点预报方法

针对线性化法预报弹丸落点存在侧向速度、角速度计算复杂和适用范围小的问题,提出了基于神经网络补偿的线性弹道落点预报方法。该方法在线性假设下,对刚体六自由度弹道进行线性化处理,得到线性弹道模型;将弹丸的圆周运动方程组视为线性定常系统,利用系统的解得到圆周运动的解析式,并利用梯形近似法处理其他参数的导数,得到基于线性弹道的落点预报解析式;然后利用神经网络理论设计了补偿项,不仅解决了线性化法适用范围小的问题,还提高了线性弹道预报落点精度。数值仿真测试结果表明,该方法预报弹丸射程和横偏的最大误差分别约为4m和7m,预报落点时间约0.024ms,比解算6D弹道的时间少了1.451s。因此,该方法可为快速精确预报弹丸落点提供理论参考。     

THAAD导弹助推段大机动弹道仿真及研究

针对美国THAAD导弹在发射初期所进行的大机动飞行,从能量管理的角度分析了其弹道设计的作用,并从气动特性、弹道建模、参数分析等方面展开了较为系统的研究。首先使用流体力学分析软件计算出导弹的气动特性,并建立了螺旋弹道几何模型,通过计算不同螺旋半径下导弹的侧滑角变化,为螺旋半径的选取范围提供依据;然后针对助推段弹道进行批量仿真,采用总攻角计算气动阻力;最后分析了导弹在不同的螺旋半径下所具有的能量耗散作用。仿真结果表明,THAAD导弹发射初期采用大机动飞行的能量耗散作用最大可以达到80%左右。     

一种基于神经网络的迭代制导方法研究

利用神经网络强大的函数逼近能力进行落点偏差预报,仿真表明在一定精度要求下可以解决落点偏差实时计算问题.在此基础上,将导弹落点偏差视为当前速度、位置及待增速度的函数,并在当前状态下线性展开,利用需要速度的概念及文中所提供的方法可快速迭代确定出导弹实时待增速度,仿真表明迭代次数一般不超过3次,然后利用闭路制导关机及导引方法对导弹实施控制.由于以"真实"落点偏差为基础,大大减小了制导方法误差,提高了导弹射击精度.     

评价超音速导弹气动系数预示方法的精度准则

设计人员习惯于将气动预示结果同风洞试验数据进行比较,然而对精度如何并没有做出确切地说明。本文提出一个精度准则。该准则根据导弹性能和设计参数,确定要求的预示精度。已选出一些方程,这些方程把上述参数同气动阻力、稳定性和控制系数连系起来。将上述方程对气动系数微分并尽力加以简化后,建立了性能参数或者设计参数的允许误差并计算了要求的气动系数精度。其结果可以定量地计算预示精度。     

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。     

一种高精度弹道导弹落点预测方法

为高精度预测弹道导弹落点,提出了高精度落点预测算法,即首先基于椭圆弹道粗估计所划定的落点范围搜索可能目标,然后基于4D外弹道模型应用遗传算法对弹道导弹弹道进行精细预测.该算法可快速划定目标搜索范围并精确生成弹道导弹轨迹;以导弹必定攻击我方军事目标的基本假定改变了以往算法仅依靠弹道特性的局限,并支持多弹头弹道导弹的落点预测.仿真实验表明该算法的运行时间平均在2s以内,精度在100m范围,可以满足弹道导弹预警的时间和精度要求,也可为多弹头同时预测落点.     

小型巡飞弹气动阻力系数自适应估计方法

为提高小型巡飞弹气动参数估计的收敛速度和稳定性,提出了一种保证预设性能的气动阻力系数自适应估计方法。根据建立的巡飞弹动力学模型,获得线性参数化速度方程。针对以往参数估计方法中估计误差收敛过程的瞬态性能无法直接设计的问题,通过将预设性能函数引入到自适应参数估计,并对气动阻力系数估计误差进行误差变换,设计出保证参数估计瞬态性能的自适应气动阻力系数估计方法。仿真结果表明,与传统自适应参数估计相比,该方法能在较短时间内实现参数估计的收敛,保证了气动参数的瞬态性能和稳态性能,证明了该方法的有效性。     

稀薄气体效应对常规布局导弹气动特性的影响

导弹气动特性是准确预测弹道的前提条件,也是衡量导弹射程的重要依据。在稀薄大气飞行环境下,连续介质假设的前提条件已不再成立,其对应的计算方法无法获得准确的气动参数。通过对常规布局导弹进行建模,利用基于介观的格子Boltzmann方法计算导弹在稀薄大气条件下的气动参数,并与连续介质假设条件下获得的气动参数进行对比。通过计算导弹的高空弹道,发现稀薄气体效应虽在一定程度上改变了导弹气动特性,但对准确预测高空弹道的影响很小。     

靶场末区落点光电测量单站定位方法研究

应用光电测量设备进行外弹道跟踪测量,有时只能获得一个测量站的测量数据这在通常情况下是不能进行定位的。为了解决这一实际问题,西方分析了利用单站测量数据进行落点０定位的可行性,提出了落点单站定值的方法原理;并给出了实际应用中的计算方法。     

基于 Fluent 的弹体气动特性计算与分析

应用仿真软件 FLUENT,研究了某型号弹体在不同攻角和来流马赫数的工况下的气动特性。湍流模型采用FLUENT 中的单方程模型解决壁面限制的流动问题。通过建立几何模型、划分计算区域网格、设置 FLUENT 中相关参数并进行多次迭代直到收敛,得到弹体对应工况下的升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数,对仿真结果进行分析。结果表明,采用 FLUENT 仿真的方式能够较快地得到弹体的气动参数,为弹道设计提供依据。     

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。     

变体制导炮弹气动特性分析及弹道仿真

为使制导炮弹在不同飞行状态均保持较优的气动外形,提高飞行效率,增加射程,设计了一种变体制导炮弹,并开展气动参数计算、气动特性分析和弹道仿真等研究。首先根据设计指标确定变体制导炮弹的气动布局,通过迭代优化确定弹翼、鸭舵、尾翼的具体参数,并描述其控制方式和弹道特点; 随后利用工程化算法计算变体制导炮弹的气动数据,分析升力系数、阻力系数和静稳定度等参数与弹翼外形变化之间的关系; 最后根据气动特性分析的结果为所设计的变体制导炮弹制定变体方案,采用hp-自适应伪谱法,分别对变体制导炮弹和固定外形制导炮弹以射程最大为目标进行弹道优化。结果表明:所设计的变体制导炮弹满足设计指标,具有良好的气动特性和操纵性,弹道计算结果表明通过引入变体飞行技术可以使射程提升10%～22.5%,研究结果可以为今后变体制导炮弹的研究提供参考。     

通用变步长弹道仿真方法研究

为适应新型弹道导弹高速、灵活、精确的发展趋势,进一步提高弹道仿真方法的精度和实时性,在Runge-Kutta转Adams算法中,引入变步长积分的思想,推导出通用的变步长Runge-Kutta转Adams预估-校正公式系,研究了满足误差精度的仿真步长的动态求解方法,提出了预报关键点弹道诸元的自适应变步长算法,给出了步长选...     

一种枪械射弹散布预测方法

为了在设计阶段预测枪械的射弹散布,缩短研制周期,提出了一种基于协同仿真模型的枪械射弹散布预测方法。通过枪械随机内弹道模型、弹/枪相互作用模型和外弹道模型之间的参数传递,构建了枪械协同仿真模型。将随机内弹道模型计算得到的随机膛压变化值传递给弹/枪相互作用模型,使弹丸出膛时的质心初速偏角发生变化; 再将初速偏角值传递给外弹道模型,得到相应的射弹散布。仿真结果表明:弹丸质心速度的横向偏角较小,但纵向偏角最大可达到0.21°; 该协同仿真法得到的100 m立靶处射弹散布与实弹射击结果相比,误差小于13%,验证了该枪械射弹散布预测方法的准确性。