卡尔曼滤波在红外寻的导弹被动制导中的应用

针对空空导弹红外寻的导引头仅能够测量角度或角速度信息,无法测出弹目相对距离、目标速度和目标加速度等先进制导律所需要的制导参数问题,将最优卡尔曼滤波应用于制导回路中,由此估计出目标运动的状态信息,将其应用于简化制导回路,并以比例导引和扩展比例导引为例仿真计算,结果表明加入滤波后的制导系统可明显提高导弹制导精度。     

基于红外导引头的制导信息提取算法

对红外制导空空导弹来言,许多制导信息如弹目相对距离、接近速度、目标加速度等无法直接测量,考虑红外导引头的测量特性,从制导信息重构的角度出发,研究如何利用导弹导引头及惯导等传感器的信息来精确的重构出几种先进制导律所需的制导信息,并将其引入到制导控制回路中,通过仿真验证了重构算法的正确性和实用性。     

灵巧子弹捷联成像导引头视线转率估计方法

视线转率是灵巧子弹实现脉冲比例导引必须获得的重要信息.为估计捷联成像导引头视线转率,通过联立角速度合成方程和视线坐标系下导引头运动方程,构造了耦合的状态方程.对无法直接测得的弹目距离和接近速度进行合理近似,结合自适应滤波算法实现了在只有弹体系测量信息情况下对视线转率的估计,与传统方法相比不需要测量弹体姿态.仿真结果表明该方法可以在简控体制下有效获得视线转率并能够产生正确的制导信号.     

一种拦截机动目标的最优中制导律设计

针对拦截大机动目标的中制导问题,设计了一种最优中制导律.建立了弹目相对运动学模型,以控制能量最小和中末制导交班时刻的速度前置角最小为性能指标,利用伪控制变量方法推导了最优制导律,并给出了一种剩余飞行时间的估计方法.仿真结果表明,所设计的制导律在目标作大机动飞行的情况下,能够有效减小制导指令且使中末制导交班时刻的速度前置角接近于0.     

多导弹协同作战制导律研究

为了增强多枚反舰导弹协同作战时的突防和打击能力,提出了一种由弹目距离协同制导律和视线角速度收敛制导律两部分组成的多导弹协同制导律。综合多枚导弹的弹目距离信息,设计了期望弹目距离。基于比例导引律建立了导弹目标相对运动非线性模型,采用时标分离原理将其分为快变子系统和慢变子系统,然后采用动态逆系统理论将2个子系统反馈线性化,基于线性系统理论设计了能够实现多弹弹目距离趋于期望弹目距离的制导律。为了保证各导弹顺利地协同攻击目标,在飞行末段,采用有限时间控制理论设计了在弹目距离逐渐缩小的过程中视线角速度在有限时间内快速收敛到零的制导律。仿真结果表明:采用该协同制导律能够使多枚导弹以期望的弹目距离同步接近目标,最后几乎同时命中目标,有效地实现了弹目距离和攻击时间的协同。     

毫米波导引头目标再捕获方法

针对毫米波导引头转入跟踪后经常出现丢失目标的问题,提出了一种适用于窄波束角毫米波导引头目标再捕获的定位方法。首先,利用弹上惯性导航装置提供的导弹位置信息、姿态信息以及导引头提供的弹目距离等信息求解感兴趣目标的位置信息;然后,导引头根据定位信息进行二次扫描搜索。所提算法可显著缩短窄波束角毫米波导引头二次捕获目标的时间,以保证足够的末制导时间实现目标的有效打击。     

基于虚拟场景的捷联图像制导半实物仿真关键技术

将捷联图像制导导引头实物和遥控中心引入仿真回路,利用虚拟场景,不仅为测试、改进导引头和目标识别与跟踪算法提供试验条件,更直观显示出弹丸的实时受控飞行弹道和相关数据。文中重点讨论了系统中的关键技术:虚拟场景生成系统、弹-目相对运动关键参数的计算以及系统实时性和子系统之间的协调同步问题等。该系统已成功应用于某型捷联图像制导导弹武器系统的半实物仿真试验中,取得了令人满意的效果。     

捷联寻的制导系统滤波器设计

主要针对某型捷联寻的制导弹药,进行了捷联寻的制导系统滤波器设计并进行了目标机动情况下的仿真验证。利用捷联寻的导引头给出的量测信息,设计了捷联寻的制导系统的强跟踪卡尔曼滤波器,估计出弹目相对运动等信息,用于末制导弹药的最优导引律,导引其命中目标。仿真结果表明,所设计的捷联寻的制导系统滤波器能有效对付目标机动,满足某型制导弹药武器系统性能指标要求。     

角闪烁对地空导弹末制导影响仿真研究

角闪烁是地空导弹导引头末制导的主要误差来源.针对其受到天线方向图、目标局部照射等因素影响的问题,提出了一种基于模块化思想计算地空导弹末制导角闪烁实时仿真的方法,建立了弹目交会模型,通过矩阵变换计算出弹目相对位置与雷达视线角的关系,对目标角闪烁进行了实时仿真,结果表明角闪烁线偏差与导弹脱靶量和目标照亮区有直接关系,脱靶量越小,线偏差相对越大,且弹目距离较近时,由于照亮区的不同线偏差将出现较大起伏.     

导引头指向角误差研究

提出了以理论弹目线为中心的扫描方式，该方式能减小导引头扫描角度范围和扫描周期，降低了导引头设计技术指标要求；建立了以理论弹目线为中心的导引头指向角模型，并对其误差进行了分析；采用Monte- Carlo法对导引头指向角误差进行了仿真计算。结果表明，以理论弹目线为中心的扫描方式扫描角度范围减小2a，a大小与目标横向机动速度、导弹射程和采用的中制导律有关。研究结果可以对同类的自寻的导弹工程研制起借鉴作用。     

多约束制导律与导引头隔离度制导匹配性研究

针对导引头隔离度影响多约束制导系统稳定性与制导精度的问题,推导了一种多约束制导律（GLMC）,在此基础上构建了考虑导引头隔离度的多约束制导模型。研究了导引头隔离度和制导参数等对制导系统稳定性的影响规律,采用伴随函数法,分析了有无导引头隔离度影响情况下GLMC制导性能变化规律。结果表明,减小制导时间常数、增大隔离度幅值,以及剩余飞行时间的减小都会降低系统稳定性。GLMC能容忍的隔离度水平大约为1%,在实际工程应用中,要保证GLMC较为先进的制导性能,需严格控制导引头的隔离度水平,降低寄生回路对制导系统稳定性的影响。     

抗多径干扰的有限时间收敛制导律

当雷达导引头俯视探测超低空目标时,受多径干扰的影响,跟踪精度严重降低。为了最大限度地降低干扰,需要将弹目视线角约束至布儒斯特角。基于终端滑模控制的方法,设计了一种非奇异快速终端滑模制导律;针对该制导律中目标加速度难以准确获得的问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标加速度;在非奇异快速终端滑模制导律中引入观测器的估计值和带开关系数的符号函数,设计出一种复合非奇异快速终端滑模制导律。通过Lyapunov理论证明,该复合制导律可保证弹目视线角在有限时间内快速收敛至布儒斯特角,同时视线角速率收敛至0附近的小邻域内。仿真结果表明：当该复合制导律应用于对超低空目标拦截时,可使脱靶量减少至杀伤半径之内;相比于传统滑模制导律,可使系统状态的收敛时间减少4 s左右。     

图像末制导炮弹射击效率分析

为指导图像末制导炮弹的后期具体运用,分析其射击效率.将图像末制导炮弹的外弹道分为无控段、中制导段及末制导段,分别对每个阶段的误差、有效幅员和命中概率进行分析,计算出不同条件下对固定和运动目标的射击命中概率及毁伤概率,并与普通榴弹和激光末制导炮弹进行对比.结果表明:在不考虑操纵手搜索发现目标的情况下,图像末制导炮弹的射击效率与距离关系不大,整体上高于激光末制导炮弹,对装甲类点目标的命中概率基本保持在0.7以上.该研究可为下阶段该弹的具体作战运用提供理论支撑.     

激光寻的空地导弹制导控制方法

针对半主动激光寻的空地导弹的精确快速打击需求,提出一种基于测姿陀螺中制导与激光寻的末制导的空地导弹制导控制方法.分析激光寻的空地导弹的制导特性,在弹上仅安装陀螺仪条件下,分别对导弹俯仰、偏航、滚转3个通道构建不同的控制系统结构,通过倾斜稳定控制、姿态控制、比例导引控制以及程序控制的设计与有机结合,实现导弹弹体的稳定控制...     

无人攻击机垂直命中目标的末制导律研究

综合考虑电视指令制导无人攻击机的作战过程,将其末制导律设定为满足落角约束的目标跟踪问题,设计了一种基于自动驾驶仪末制导律,该方法消除了自动驾驶仪动态因素和重力等因素的影响;并通过以平行接近法作为辅助导引法来克服追踪法的缺陷;新的末制导律加自适应卡尔曼滤波,使得无人攻击机不仅可以对固定目标实施攻击也可以对低速移动目标实施攻击,且能保持无人攻击机垂直命中目标,提高作战效能。     

带有视场角约束的滑模攻击时间控制制导律

为提高攻击时间控制制导律的鲁棒性和工程适应性,以弹目拦截几何关系为基础,采用滑模技术设计了一种带导引头视场角约束的无奇点攻击时间控制制导律。通过Lyapunov理论证明了该制导律的稳定性和收敛性。理论分析及仿真结果表明：当攻击时间误差变为0 s时,该制导律可演变成纯比例导引律,末端需用过载变化平缓、命中点处为0 g;所设计制导律可有效实现静止目标拦截、多导弹协同攻击等场合的攻击时间控制。     

激光末制导炮弹制导误差分析

针对激光末制导炮弹受许多随机因素影响会出现脱靶的问题,对激光末制导炮弹制导误差进行分析。给 出激光末制导炮弹的工作过程,建立误差的数学模型,采用数值积分算法,定量分析制导误差对命中精度的影响, 并给出提高末制导炮弹射击精度的措施。结果表明：在射击过程中,照射误差、制导精度、目标幅员等因素会直接 影响激光末制导炮弹的命中精度。该研究可为末制导炮弹的作战使用提供理论参考。     

带角度约束的倾斜转弯飞行器制导律设计

针对倾斜转弯飞行器以给定角度攻击目标的要求,考虑控制回路动态特性对制导的影响,研究了带角度约束的制导律设计方法。以倾侧角和法向过载指令为控制量,建立了含控制回路动态特性的设计模型; 基于该模型和多通道解耦的思想,提出带角度约束的滑模变结构制导律,通过调整趋近律参数消除抖振。理论分析表明:在初始阶段,该制导律较最优制导律对过载的需求小; 通过优化制导律参数,当系统进入滑模面后,飞行器能按最优制导律命中目标。仿真表明,该制导律在满足落点和落角要求的同时,具有对过载需求分配合理、速度损失小的优点。     

LQG最优制导规律在地空导弹中的应用

研究了基于线性二次型高斯（LQG）的中远程空空导弹最优制导规律,给出了有效导航比可变的LQG最优制导规律的简化形式,对有效导航比和比例系数进行了适当简化．为了实现LQG最优制导规律,提出了由LQG最优制导规律与卡尔曼滤波器相结合的最优制导／滤波系统．以中远程地空导弹为背景,对地空导弹的导引头回路、舵机回路、阻尼回路、加速度回路和滚动回路进行了理论分析．利用简易的控制系统设计方法标准系数法设计了加速度稳定回路和滚动稳定回路．     

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题,提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理;选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据,提出适合导弹的目标快速识别算法;通过计算红外成像制导末端目标图像,在导引头焦平面上的投影面积的变化情况,分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响,研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求,选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点;搭建红外成像制导仿真场景,对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标,减小红外成像导引头跟踪盲区,实现红外成像制导末端的平稳跟踪。