被—主动复合制导单脉冲雷达导引头的方案探讨

在研制空(舰)——舰反幅射导弹导引头的基础上,本文提出了一种被——主动复合制导用的高频和差式比幅单脉冲雷达接收机方案。该导引头在战术上的特点是:以被动导引为主,当导弹发射后,目标信息中途丢失时,可转为主动导引;当对方使用干扰机时,导引头可转为跟踪干扰信息并导引导弹去攻击干扰源。文中论证了纯被动、主动、被——主动复合制导导引头的主要技术特性。提供了实施方案。给出了有关的逻辑方块图     

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。     

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。     

人在回路对导弹制导性能的影响研究

为了研究人在回路制导方式对导引头控制系统及对比例导引和弹道成型等典型末制导回路的影响,本文在固有射手模型的基础上建立了数字传输人在回路导引头模型,对比分析了自寻的模式、光纤传输人在回路和无线电数字传输人在回路导引头模型的特性;基于无线电数据传输的人在回路模式必然存在的较大的数据传输延时环节,对比研究了不同数据传输延时对导引头控制系统稳定性和快速性的影响。将自寻的导引头模型、光纤传输人在回路导引头模型和无线电数字传输导引头模型分别引入比例导引及弹道成型制导回路中,对比分析了三种模型对制导回路脱靶量的影响;在此基础上分析了延时500 ms时在延时和角度约束条件的脱靶量变化规律及最小末制导时间分布特点,进一步在特定任务下分析了其对导弹飞行过程中过载变化及探测器误差的影响,探讨了人在回路制导模式在比例导引及弹道成型制导律中的可行性。     

基于激光制导的高速拦截制导精度分析

防空领域中存在拦截目标速度高,控制时间短等难题。基于Simulink模块仿真,搭建激光末制导回路并构造该回路的伴随系统,仿真分析了随着弹-目接近速度不断提高,激光导引头在不同响应速度条件下,导引头角速度测量误差、角速度噪声以及导引律中的角度约束等因素所引起的脱靶量随末制导时间的变化规律。结果表明,提高激光导引头的响应速度能够有效降低弹-目接近速度提高所带来的影响。若弹-目接近的马赫数达到4以上,导引头带宽至少需大于80Hz,才能使得制导精度不会随着接近速度的提高而进一步的降低。     

基于观测匹配的毫米波导引头目标选择方法

毫米波寻的制导空地导弹可实现“发射后不管”,大幅度提升载机的安全性。不同于其他制导体制,毫米波自寻的需要导引头自主识别和选择目标,难度极大。针对近程毫米波制导空地导弹复杂陆战场环境下的目标选择问题,结合空地导弹的作战使用特点和目标位置信息更新较慢特性,提出了一种基于观测匹配的毫米波导引头目标选择方法。由弹上计算机存储基于火控信息解算出的威胁目标位置信息;导弹飞行过程中,弹上计算机实时计算毫米波导引头的目标指向信息,以提高导引头开机时捕获目标的概率;进入毫米波导引头的有效作用距离后,毫米波导引头开始扫描探测目标,捕获目标后,实时解算目标位置信息;对比判定目标位置信息是否与火控解算信息相匹配,实现毫米波导引头对威胁目标的准确选择。实测数据验证了所提方法的有效性。     

主动雷达抗拖曳式诱饵干扰的角度提取方法

通过对拖曳式有源雷达诱饵干扰的分析,得到了平衡状态下对导引头测角值进行数据积累并且取均值后,导引头将指向大功率辐射源的结论。在诱饵信号从功率上压制栽机回波信号的前提下,对导引头处于平衡状态时的测量角公式进行数学推导。结果表明：可由导引头处理时间内任意两次测角值及其对应的和支路振幅比求得载机、诱饵和导弹三者形成的夹角的角平分线方向,从而间接求得小功率辐射源（载机）的角度。最后,结合比例导引规律,通过飞行弹道仿真验证了雷达型空空导弹应用上述方法可以获得准确的目标角度,进而导引导弹准确命中目标。     

制导弹药末段目标截获概率研究

针对末制导弹药对地面目标攻击时是否加入中制导环节,研究其末段飞行过程中与目标的几何位置关系,采用快速计算与解析方法分析其打击地面固定目标时导引头对目标的角度截获。通过空中散布椭球和地面散布椭圆的近似计算得到视场角计算公式,进而建立一般的数学模型,并从统计概率角度,得到末制导目标截获概率,根据3σ原则判断是否加入中制导环节。同时研究了零控脱靶量与末制导修正距离,结果表明末制导修正能力满足零控脱靶量。仿真发现导引头开机位置距离目标逐渐变小时,视场角的置信区间先减小、后增大。计算了不同干扰因素对视场角置信区间的影响,结果表明水平风对视场角分布的影响比侧风的影响要大。     

基于概率假设密度滤波与无迹Kalman滤波的多目标跟踪与识别

为提高导引头末制导阶段抗干扰能力,针对典型的欺骗式距离-速度联合拖引干扰模型,研究了基于概率假设密度（PHD）滤波的多目标跟踪与基于无迹Kalman滤波（UKF）的多目标识别技术。为说明导引头目标识别原理,给出了距离-速度联合拖引干扰模型;根据导引头测量原理,通过导引头框架角、导弹-目标相对距离、径向速度建立系统跟踪模型,给出了基于PHD滤波的多目标跟踪与基于UKF的多目标识别的基本原理;基于典型的目标运动模型（匀速直线与匀速转弯模型）,针对目标施加的4次距离-速度联合拖引干扰,采用目标跟踪结果以及估计的目标速度和加速度信息进行多目标跟踪与识别分析,能够很快实现真假目标识别。仿真实验结果表明,利用PHD滤波与UKF信息能够有效实现对距离-速度拖引干扰下的多目标跟踪与识别。     

机载雷达诱偏反辐射导弹技术研究

讨论了被动单脉冲导引头主波束内同时存在两个干扰源时，导引头对干扰源的跟踪特性，包括静态跟踪特性和动态跟踪特性。重点分析了在动态跟踪下有源诱饵对抗ARM与机载雷达和诱饵的飞行速度的关系，通过仿真也验证了选取合适的速度诱偏ARM的可行性。     

制导系统启控时刻对火箭弹初始扰动的影响研究

借助ADAMS和MATLAB／SimuLink的接口环境建立了带制导系统的发射动力学模型。模型可综合考虑弹管间隙以及系统时变参数特性；进行有无制导系统的模拟对比发现，火箭弹离轨前启制导系统可以适当减小火箭弹的扰动角速度，而且启控时刻越早，对火箭弹的出口姿态越有利；研究了制导系统启控时刻随机性对火箭弹出口角速度散布的影响，结果发现其影响不容忽视。     

基于目标视线角速度的航迹融合研究

雷达／红外双模制导过程中，提出了目标距离由雷达提供，目标视线角位置或角速度由雷达和红外融合提供．通过对目标被测误差角变化规律分析，提出了分布式结构中基于目标视线角速度的航迹融合方法，运用极大似然估计法进行了航迹状态估计融合．通过仿真，验证了该方法的有效性。提高了目标跟踪性能．     

惯导测量发射位置和速度误差的迭代计算方法

为了辨识惯性导航测量的发射原点位置和初始速度的误差,利用外弹道起始时刻数据和遥测视加速度,建立前推的非线性微分方程计算发射原点和初始速度。利用迭代计算降低模型误差源对辨识精度的影响,建立了仿真数据; 利用仿真数据给出模型的逼近精度,利用蒙特卡洛方法给出模型辨识精度。实验发现,微分方程的起始点应该选择在时间靠前且加速度变化平稳的位置; 待辨识原点误差对辨识精度没有影响,辨识精度只与外测起始点误差和遥测视加速度误差相关; 如果在遥测上面添加系统性偏差,那么初始点选择越靠前越好; 发射方位角偏差不大于0.001 rad对原点误差辨识的影响可以忽略。     

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。     

水面舰运动要素误差对线导雷极限射距计算影响

在研究线导雷极限射距计算方法及影响因素的基础上,建立了潜艇使用线导鱼雷攻击单艘匀速直航水面舰时极限射距计算的仿真模型,该模型采用偏离方位法发射线导鱼雷,线导段采用保持距离导引法作为导引方式,自导追踪段采用尾流自导方式,具有较好的实用性。潜艇在线导鱼雷攻击过程中,根据指控系统计算得出的水面舰速度和舷角值,并估计其误差范围,通过仿真计算得出不同误差条件下的线导鱼雷极限射距,从而使指挥员能对计算结果的准确性作出评估,有利于提高线导鱼雷攻击的成功率。     

小波降噪在雷达制导空空导弹导引头上的应用

针对雷达制导空空导弹导引头因视线角速度电信号混有噪声而导致制导精度降低的现实，基于雷达导引头的高斯白噪声模型，提出了运用小波阈值降噪法改善信噪比．一方面，介绍了小波分析的基本理论和小波阈值降噪原理；另一方面，利用Matlab中的小波分析工具对雷达导引头视线角速度含噪信号进行了小波阈值降噪的离线和实时数值实验．仿真结果表明，小波阈值离线和实时降噪法都可以显著地提高雷达导引头信号的信噪比，并且可以应用于导弹的地面测试和飞行试验中．     

考虑自动驾驶仪故障的复合全局滑模制导律

为了提高对低空目标的跟踪精度,需将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,以降低多径干扰对雷达导引头探测精度的影响。基于全局滑模控制的原理,设计出一种全局滑模制导律。该制导律可确保在跟踪拦截低空目标的过程中,将弹目视线角约束在布儒斯特角附近。该制导律由于使系统省去了趋近滑模面运动的过程,从而使系统具有全程鲁棒性。针对导弹自动驾驶仪执行制导指令时可能发生的故障问题,设计了一种虚拟指令作为故障扰动的补偿,结合所设计的虚拟指令,设计出一种复合全局滑模制导律。仿真结果表明,该复合制导律可大大提高系统的抗干扰性能,维持系统的稳定性。     

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。     

地空导弹目标截获概率分析

介绍了地空导弹武器系统的作战特点,分析了影响复合制导地空导弹目标截获概率的因素,建立了地空导弹目标截获概率的数学模型。基于该数学模型,进行数字仿真,对比分析了传递对准误差和雷达测角误差对地空导弹目标截获概率的影响。仿真结果表明,中远程地空导弹应特别关注传递对准误差,限制对准失准角。