弹道解算用数值天气预报风修正系数辨识

为了快速准确获取弹道解算用数值天气预报中风的预报误差,实现对弹道解算用数值天气预报中风预报误差的数值修正,提升火炮气象保障精度,以原始预报气象数据为基础气象条件,以质点弹道模型为系统模型,以风修正系数描述风的预报误差,基于无迹卡尔曼滤波算法,对实测弹道数据进行处理,提取风的预报误差。以一段实测弹道数据和WRF模式原始预报气象数据为例,对该方法的辨识效果进行检验。结果表明:与实测的风修正系数相比,辨识所得纵风修正系数和横风修正系数的相对误差分别为7.20%和3.97%; 原始预报气象数据中的纵风和横风经修正后,其误差分别减小85.19%和79.27%。     

高阶残差修正GM(1,1)区间预测模型及其应用

提出了一种Markov高阶残差修正GM(1,1)区间模型,在GM(1,1)模型的基础上对拟合数据残差项的绝对值运用Markov模型进行数据拟合,通过将残差项叠加的方式逼近数据真实值.根据残差项的正负状态构建了预测区间,并通过数值模拟论证了预测区间的适用范围与合理性,运用Markov模型对预测区间进行了修正和改进,给出了Markov高阶残差预测区间的表达式.分析结果表明,模型弱化了灰色发展系数的取值条件,并且计算修正残差的阶数越高,预测区间结果可靠性越高,避免了根据概率大小选择预测结果所产生的预测风险,提高了预测结果的可靠性.     

气象诸元弹道偏差量计算与准确层权应用

阐述了计算气象诸元弹道偏差量的近似层权法、积分平均法和准确层权法，用实例说明采用准确层权计算气象诸元弹道偏差量对提高火炮射击精度的重要作用，论述了推广应用准确层权方法的可能性。可供有关决策和使用部门参考。     

基于极度梯度提升模型的火炮身管寿命预测

为提高火炮身管寿命预测的精度,将身管内径磨损量作为寿命预测指标,提出基于极度梯度提升(XGBoost) 模型的火炮身管寿命预测算法。以火炮弹射数为输入,身管内径磨损量为输出,通过集成多个弱学习器反复训练来 拟合前一个弱学习器预测值与实际值之间的残差,从而生成强学习器,并通过在损失函数后加入正则化项及采用剪 枝技术降低模型过拟合的风险。基于某型火炮实测数据进行验证,结果表明：该模型不仅有效解决了火炮弹射量与 身管内径磨损量之间的映射关系,且相比支持向量机、BP 神经网络、灰色模型等现有算法显著提升了身管寿命预测 精度。     

基于容积卡尔曼滤波的辅助粒子滤波算法

针对非线性系统的状态估计精度较低的问题,提出基于容积卡尔曼滤波(CKF)的辅助粒子滤波(APF)算法—CAPF算法。该算法采用容积数值积分原则计算非线性函数的均值和方差,生成粒子滤波算法的重要性密度函数,获得所需的带权值粒子,进而计算粒子均值,获得系统状态的最小均方误差估计。CAPF算法由于使用最新的量测信息产生粒子,因而提高了对系统状态估计的逼近程度。仿真结果表明,CAPF算法具有更高的滤波精度,验证了算法的可行性和有效性。     

基于长航时飞行器的SINS/GNSS自适应组合导航算法

当GNSS出现故障时,SINS/GNSS组合导航系统的输出误差就会增加,影响导航系统的性能.在此情况下,为了使组合导航系统的输出更加准确,文中论述了一种量测修正算法.该算法通过检查卡尔曼滤波残差,调整量测更新过程中观测量的权值,对状态量进行修正,减少了观测量异常对输出结果的影响.最后对量测修正算法以及简化的Sage-Husa自适应算法进行了仿真.仿真结果表明,两种方法得到的误差均优于标准卡尔曼滤波.     

高度机动目标Jerk模型及改进算法

针对Jerk模型常规算法跟踪Jerk机动时存在稳态确定性误差的固有缺陷,提出了Jerk模型改进算法。改进算法融合了Jerk模型及当前Jerk模型。Jerk模型描述弱Jerk机动,采用位置估计偏差和加速度变化率方差之间的关系调整系统噪声方差;当前Jerk模型描述强Jerk机动,采用修正瑞利分布描述加速度变化率方差统计特性。在滤波算法方面,引入模糊分布函数和强跟踪滤波器,改善了对弱Jerk机动的跟踪精度,并提高了对强Jerk机动的跟踪能力。理论分析和仿真结果表明,改进算法克服了Jerk模型常规算法的缺陷,能自适应地逼近不同强度的Jerk机动并进行准确跟踪。该算法在不同强度信号噪声比和不同量测噪声下,误差变化相对稳定,具有较好的跟踪精度。     

线膛坦克炮等效发射弹数与射击精度的关系

通过对批量线膛坦克炮长期跟踪、测量及对所得数据的整理，经过大范围的调查研究及射击试验，对线膛坦克炮等效发射弹性与火炮射击精度下降规律及其对应关系进行了探讨，给出了几种口径火炮的射击精度修正量的关系表。     

基于混合优化算法的小子样复杂规律建模方法

针对在高速飞行器建模及动力学特性分析过程中,用多项式拟合方法求解飞行器小子样复杂规律建模问题的不足,提出了基于混合优化算法的高速飞行器数据拟合的新思路,即将建模中气动、动力小子样参数拟合问题转化为最短路径的优化问题,要求拟合出来的函数经过各数据节点的同时,走最短的路径,从而将数据拟合问题转化为非线性优化问题。该方法突破了传统多项式拟合阶次小于节点数的限制,获得了能够准确反映模型特性的平滑曲线。鉴于混合优化算法（仿生优化算法与序列二次规划的局部优化算法相结合）收敛半径大、优化精度高等优点,以某型高速飞行器小子样气动参数点为例,采用混合优化算法进行优化,在飞行器建模及动力学特性分析中用拟合得到的模型计算气动参数,可大大提高计算精度,仿真试验亦取得了满意的效果。     

应用于反辐射导弹的SARMP压缩感知DOA估计算法

为解决反辐射导弹在面对多个辐射源时,难以准确分辨目标的问题,提出了一种基于稀疏度自适应的正则化匹配追踪算法(Sparsity Adaptive Regularized Matching Pursuit,SARMP)的压缩感知DOA估计算法。该算法将目标区域划分为多个片区,设计一种包含该区域辐射源方位与强度信息的系数向量,运用压缩感知技术对重构信号进行投影后得到系数向量,获取辐射源方位。针对传统正交匹配追踪算法计算量大的缺点,提出了一种SARMP方法,运用正则化方法筛选原子集,通过分段思想解决稀疏度未知的限制,达到减少迭代次数,提升信号重构精度的目的。同时,对影响整个测向系统的误差进行了分析和仿真,验证了该算法的有效性。该算法使导弹大幅度缩短了测量时间,并精确估计出来波信号的角度与强度,提高了导引头的角度分辨力,提升了导弹的精确打击能力。     

基于机器学习的天线-FSS罩系统RCS工程预估算法研究

提出了一种基于机器学习和修正物理光学法的天线-FSS罩系统工程预估算法。将FSS层等效为一层各向异性的介质,通过函数拟合的方法获得其电磁特性与电磁波入射角度的关系,提高了天线罩表面电流计算精度,实现FSS天线罩散射特性的快速计算。然后通过机器学习的方法对以往的工程数据进行分析,研究了天线-FSS罩系统的散射规律,获得天线罩部分和罩内部分散射的函数关系。最后以实际的天线-FSS罩系统为例,对计算方法的有效性进行了验证。     

一种新的火炮剩余寿命评定方法

为了准确地对火炮剩余寿命进行评定,通过研究火炮内膛径向磨损量和内弹道性能变化量的相关关系,提出了基于最小二乘支持向量机的单截面火炮特性模型,并引入量子粒子群算法进行模型反演分析,确定最优参数,以预测模型综合有效度为加权系数,对单截面模型加权平均.建立了火炮多截面剩余寿命评定模型.对实弹射击测得的10组试样的实例进行应用分析,得出该模型预测误差为0.006%,验证结果表明,该模型的精度较高,有一定的实用价值.     

燃烧灰烬对可燃药筒特征量的影响

在利用密闭爆发器进行可燃药筒燃烧性能试验时会产生一些燃烧灰烬,不满足燃烧状态方程推导过程中“固体火药全部转变为气体产物”这一假设,而可燃药筒火药力、余容的处理方法即建立在此假设之上。针对此问题,使用该处理方法得到更准确的可燃药筒火药力、余容表达式以指导火炮内弹道设计,引入了一个与燃烧灰烬质量相关的修正系数,对该处理方法进行修正,并推导得出了火药力、余容修正后的求解式。针对某批次可燃药筒的爆发器试验,应用修正后的求解式计算出火药力、余容。计算结果表明:与原处理方法相比,考虑燃烧灰烬的影响对可燃药筒火药力修正量较小,但对余容的修正量较大。     

火炮射击稳定性的序列二次规划算法与虚拟样机融合优化

火炮虚拟样机技术可对机械系统自动形成动力学方程并求解.序列二次规划(SQP)算法是在每迭代点构造二次规划子问题,以该子问题的解作为迭代搜索方向,逼近约束优化问题的解.该算法通过与虚拟样机融合,利用序列二次投影算法对火炮结构参数及稳定性进行了研究.此算法也可拓展到其他机械系统的设计和分析.     

炮兵营火力分配的二阶动态规划算法

采用二阶动态规划算法对炮兵营的火力进行了分配,计算了各连所要射击目标的价值系数和单发毁伤概率,第一阶动态规划对各连目标分配了火力,第二阶动态规划对连内各火炮分配了火力,最后综合了各连的分配方案,得出了炮兵营火力分配问题的解。当敌来袭目标较多时,采用一般的动态规划算法求解火力分配计算量太大,而运用二阶动态规划算法可大大提高计算速度。     

某型步兵战车行进间射击高低机动态接触非线性计算

为建立更为准确的火炮发射动力学仿真模型,以某型步兵战车高低机齿轮与齿弧为对象,对双齿啮合接触刚度系数进行了计算,并与整体ADAMS发射动力学模型进行了耦合。建立了齿轮与齿弧有限元模型,设置齿轮与齿弧初始啮合位置为双齿啮合区,采用罚函数法,求得接触力、接触间隙、接触渗透量等双齿区域接触特性,结合Contact接触力公式计算双齿接触刚度系数。以此为基础数据,建立了ADAMS步兵战车整车刚柔耦合发射动力学模型,对火炮行进间射击过程进行动力学仿真分析; 研究了2档车速下4种中等起伏路面条件下的行进间射击结构动态响应,齿轮、齿弧之间的动态间隙对火炮俯仰部分的空间指向的影响,分析结果表明,计算的高低机双齿啮合接触刚度系数能有效反映行进间射击过程中的动态特性,并为实现高机动条件下的高精度打击能力、提高射击精度提供数据基础。     

基于遗传算法的火炮内弹道参数修正

火炮内弹道模型是建立在许多假设情况下的,在内弹道参数中除有些是可以准确测定以外,有不少是不确定的, 只能用符合参数的方法来处理.对内弹道参数的修正是内弹道模型建立的一个重要部分.基于遗传算法对内弹道参数进行了修正.修正目标为弹道特征量的计算值与实验值之差.计算结果表明使用修正后的内弹道参数可以有效地提高内弹道模型的精度和预示性.     

有脱靶弹时多管火炮立靶密集度估计

分析了大中心距、多管自动火炮立靶密集度试验有少量脱靶弹存在时,不剔除脱靶弹数据的立靶密集度试验数据处理方法.在有脱靶弹时单管火炮立靶密集度估计理论的基础上,通过引入方位系数和径向综合系数,推导出大中心距、多管自动火炮综合散布方差与各管散布方差的关系以及相关计算公式,得出了大中心距、多管自动火炮在不剔除少量脱靶弹数据情况下的立靶密集度计算及其误差估计公式.实例计算表明该方法计算精度较高,能够解决大中心距、多管自动火炮研究和交验试验中有脱靶弹存在情况下的密集度估计问题.     

气象准备在火炮以简易法诸元进行效力射中的作用

介绍了气象准备充分与否，对火炮射击诸元精度的重要作用和对火炮直接效力射的射击效果所产生的影响。提出了为抓住有利战机对敌实施有效打击或达到一定的战役战术目的，要求火炮对目标尽量直接实施效力射。以某型火炮为例，分析计算了气象准备在火炮以简易法决定诸元直接效力射中所起的作用。     

固定鸭舵导引组件修正力模型改进及参数辨识

固定鸭舵双旋弹道修正弹通过调整固定鸭舵相位角控制修正力方向,从而改变弹体姿态,实现弹道修正。准确的导引组件修正力模型是提高修正弹修正精度的关键。本文在风洞试验基础上验证了数值计算的有效性。针对非零攻角下翼身干扰不对称现象,基于小扰动理论建立了基于4片舵片考虑翼身干扰的修正力模型。使用计算流体力学(CFD)所得数据,通过Levenberg-Marquardt算法对修正力模型进行参数辨识。辨识结果表明：基于4片舵片气动模型的y轴方向、z轴 方向修正力随相位角呈正弦规律变化;在给定马赫数情况下,所建立的气动模型弹头对舵片的干扰系数对攻角变化不敏感,干扰系数随攻角相对变化小于4.9%;所建立的修正力气动工程模型y轴 方向和z轴方向修正力的残差平方和比现有模型更小,头部修正组件的修正力模型与CFD计算结果吻合较好。