基于固定滞后滤波平滑的弹道重构算法

为有效利用雷达测量的飞行数据进行弹箭的实际弹道重构,建立了弹道重构需要的状态方程和量测方程,考虑模型的非线性和重构状态非高斯分布的可能性,结合Bootstrap粒子滤波给出一种一步固定滞后滤波平滑算法的实现,并将其作为弹道重构的估计工具。算例仿真表明,相比于Bootstrap粒子滤波和无迹卡尔曼滤波,该Monte Carlo平滑算法可以进一步提高估计的精度,为弹道重构提供一种新的有效工具。     

基于EKF及弹道方程的弹道目标跟踪滤波器设计

针对地面跟踪雷达多目标、低数据率、高跟踪精度要求,提出了基于弹道运动方程的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)算法。建立了导弹被动段精确的质心运动方程,改进了EKF算法,经过与传统的基于常加速模型的EKF算法和基于弹道运动方程的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法比较,验证了基于弹道运动方程的EKF具有低数据率下滤波精度高、计算量小等优点,解决了地面跟踪雷达实际中遇到的问题。     

基于低轨星网的多目标协同跟踪滤波技术

低轨高密度星网因其覆盖范围广、能够对弹道目标进行全程跟踪而受到广泛的重视。针对低轨星网对多弹道目标协同跟踪问题,提出一种基于卡方分布和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)的多目标协同跟踪滤波算法。该方法首先在卡方分布的假设下,设计了一种基于测量平面的数据关联指标函数,实现量测值的分配;在此基础上采用变结构滤波框架对多弹道目标进行状态更新;最后给出了多目标状态估计性能的评估指标。数值仿真实验证明,所提算法可以有效地实现多目标在测量平面上的数据关联,并以较少的计算量对多目标进行准确估计。     

12.7mm口径空心弹丸空气动力学特性分析

为了更深入的了解空心弹丸的空气动力学特性,对空心弹丸和实心弹丸的外弹道流场分别建立了三维无粘Euler方程,并对两者的外弹道过程建立了弹丸质心运动微分方程组。以12.7mm口径实验弹为对象进行数值模拟仿真计算。通过对比分析,得出:由于结构特别,空心弹丸的阻力系数比实心弹丸小很多,并且在外弹道过程中,空心弹丸能够更好的保持飞行速度和弹道高,更有利于提高自动武器的射击效果。     

一种AUKF滤波算法及其在电力频率测量中的应用

为了提高无迹卡尔曼滤波器（UKF）在非线性随机系统中的抗干扰性和状态跟踪性能,提出了一种自适应无迹卡尔曼滤波算法（AUKF）。该算法通过计算状态变量微分累积值判断状态变量是否发生突变,并在突变时刻重新设置协方差矩阵,使状态变量估计值迅速收敛;同时估计观测噪声,通过调整噪声方差以减小观测噪声变化对测量精度的影响。将AUKF算法应用于电力系统频率测量,通过数值仿真得到电力频率稳定、波动和突变时的频率测量值。仿真结果表明该算法具有较好的测量效果,在保证频率测量精度和稳定性的同时,减小了频率测量滞后时间和超调。     

基于迭代无迹卡尔曼滤波的SLAM算法仿真研究

对迭代无迹卡尔曼滤波算法在SLAM问题中的应用进行仿真研究。通过仿真分析发现,与一般的无迹卡尔曼滤波算法相比,迭代的算法有时无法提高SLAM的精度,继而探讨了SLAM问题中选择采用迭代算法的条件;同时针对迭代算法的观测更新阶段,用阻尼的高斯-牛顿迭代方法改进完全高斯-牛顿迭代方法,从而提出一种改进的基于迭代无迹卡尔曼滤波的SLAM算法。仿真实验对提出的迭代条件进行了验证,仿真结果表明提出的SLAM算法与无迹卡尔曼滤波算法相比,可以进一步提高SLAM问题的估计精度。     

目标位置在弹道修正中的单目测量方法

目标位置是弹丸修正前所需测量的主要参数之一.以图像匹配技术为前提,根据单目CCD测量的基本原理,提出了一种弹载CCD实时测量目标在弹体坐标系中位置参数的方法,建立了相关模型,并进行了六自由度仿真和转台试验验证.根据仿真和试验结果,分析了影响测量精度的几个关键参数.通过对仿真和试验结果的分析表明,在一定条件下,该方法能够较准确的测量目标相对弹体的位置参数.     

基于时频差的高阶强跟踪UKF算法

针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)在系统状态发生突变时估计精度下降的问题,将改进的强跟踪滤波算法与基于高斯概率密度高阶导的无迹卡尔曼滤波算法(high order probability density derivative, HUKF)相结合,提出了高阶强跟踪无迹卡尔曼滤波方法(high order strong tracking UKF, HSUKF)。该算法采用高斯概率密度函数高阶导数的极值作为Sigma样点进行无迹转换,通过样本点捕捉更高阶的中心矩来提高非线性变换近似精度。将改进的强跟踪滤波算法引入到HUKF中,通过渐消因子修正预测新息协方差和预测互协方差矩阵,强迫新息正交,在不增加计算复杂度的前提下提高了算法在状态发生突变时的适应能力。将本文算法应用于时差频差的无源跟踪中,通过对目标状态发生突变的跟踪问题进行数值仿真和实例论证表明HSUKF算法兼具了计算复杂度低和估计精度高的特性,且在系统状态发生突变的情况下表现出良好的滤波性能。     

基于RD算法的横向规避弹道弹载SAR成像

首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(synthesis aperture radar, SAR)回波信号模型,分析了加〖JP2〗速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件;然后针对横向规避弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR的特点进行了合理近似,设计了基于距离 多普勒算法的成像方法。该算法与直线孔径下的距离 多普勒算法相比,仅仅修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。     

CCD与MEMS组合测量弹丸落点偏差的方法

弹丸落点偏差可作为弹道末段修正的参照量,为制定修正策略提供依据.利用图像匹配技术和MEMS技术,根据目标在图像导引头CCD上的成像坐标,测量弹目相对方位,进而建立了估测弹丸落点与目标偏差的数学模型,并进行了四自由度弹道仿真验证.仿真计算结果表明,该方法能够较准确的测量弹丸落点与目标偏差,CCD与MEMS的测量误差是测量弹丸落点偏差精度的决定因素.     

自旋弹道导弹模型及运动特性分析

自旋是弹道导弹的一种新的突防手段,在助推段进行滚动飞行,可以减少强激光照射的驻留时间,有效对抗激光反导。但是导弹自旋会导致控制耦合、惯性耦合和气动耦合,而且会随着滚速的增加,耦合增强,俯仰和偏航通道的相互干扰会对自旋稳定飞行产生较大的影响。开展了这方面的初步研究,建立了自旋弹道导弹模型,通过时域的仿真初步分析了弹道导弹低滚速的滚动飞行特性,得到了有益的结论。     

考虑齿隙的多约束导引控制一体化设计方法

在舰炮制导炮弹进行远程对岸火力支援的末段,考虑舵机齿隙、限定攻击角以及测量视线角速率受限,提出了一种基于动态面滑模与扩张状态观测器的多约束导引控制一体化设计方法。构建了制导炮弹的导引控制一体化的严反馈串级模型,将舵机视为更符合实际的含齿隙双惯量子系统。针对视线角速率和风等未知干扰,设计扩张状态观测器对其实施迅速而准确的估计。设计具备自适应指数趋近律的非奇异终端滑模,致使视线角速率与视线角跟踪误差在有限时间内零化。在高阶串级系统中合理运用动态面滑模,有效改善微分膨胀问题。运用Lyapunov理论证明了系统一致最终有界性以及重要状态的有限时间收敛性。通过对比仿真实验,在所提方法的调控下,含有舵机齿隙的制导炮弹在打击固定与蛇形机动目标时,均具有良好的制导性能。     

基于UKF的高动态GPS信号参数估计研究

为了更好地适应高动态环境给GPS信号接收模型带来的非线性特性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,简称为UKF)技术的高动态GPS信号参数估计方法。在分析高动态GPS载波相位模型和UKF原理的基础上,设计了高动态UKF估计器,对高动态GPS信号的相位、多普勒频率、频率变化率和频率二阶导数等参数进行了估计。通过仿真分析了该估计器的估计性能,仿真结果表明该方法在高动态环境中可以很好地跟踪GPS接收机动态信号。     

高超声速制导炮弹终端滑模控制

针对高超声速制导炮弹的动力学耦合与非线性控制问题,设计一种基于反馈线性化的终端滑模控制器。首先,兼顾控制系统设计的简便性要求与高超声速制导炮弹的强非线性特点,建立非线性控制模型。然后,对模型中动力学耦合问题,根据微分几何理论对其进行反馈线性化,实现俯仰通道与偏航通道的解耦。最后,对两通道分别设计终端滑模控制器,且控制器有限时间收敛。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定的追踪指令信号,且在外界干扰与参数摄动的情况下依然具有良好的鲁棒性。     

基于UKF的导弹SINS/CNS姿态估计方法

针对中远程弹道导弹的特点,在分析研究捷联惯性导航系统/天文导航系统(strapdown inertial navigation system/celestial navigation system, SINS/CNS)组合导航测量修正方案的基础上,建立了导弹四元数运动学方程、陀螺测量模型,星敏感器测量模型等系统方程,将无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法应用于主动段关机点环境,通过对陀螺常值漂移、一阶漂移的在线估计,达到高精度导弹姿态的实时输出。与EKF、QUEST、MLS和捷联惯性迭代递推算法比较,仿真结果表明了UKF算法具有更高的精度,收敛快,适于在无控飞行阶段的工程应用。     

对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真

给出了对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真技术。仿真系统建立了宙斯盾系统中SPY 1相控阵雷达、SPG 62照射雷达及SM 2导弹半主动导引雷达的电波传播、射频信道和信号处理模型,给出弹道导弹目标雷达散射截面的快速计算方法,考虑宙斯盾平台和弹道导弹的运动模型以及阻塞式干扰等对抗情况,仿真宙斯盾系统探测并使用SM 2导弹截击弹道导弹的过程。仿真系统可以应用于弹道导弹利用速度、弹道设计和电子对抗等措施突防宙斯盾系统的研究。     

滑翔制导炮弹自抗扰姿态解耦控制器设计

针对滑翔制导炮弹姿态控制系统设计时存在的交叉耦合、执行机构响应延迟、控制能力约束以及不确定内外扰动等问题,基于自抗扰控制技术,设计了自抗扰姿态解耦控制器。该控制器结构简单、计算量小、需调控制参数少且不依赖精确的数学模型。通过数值仿真验证了该控制器的可行性和有效性。结果表明设计的姿态控制器能有效地实现俯仰/偏航解耦,并具有快速精确的跟踪性能以及良好的抗干扰能力。此外,控制参数对较大范围内的模型参数摄动不敏感,具备较强的适应性和鲁棒性,可为该类制导炮弹的控制系统设计提供一定的参考依据。     

基于直觉模糊核聚类的弹道中段目标识别方法

针对现有的模糊核聚类算法性能的问题,汲取直觉模糊c-均值聚类（Intuitionistic Fuzzy c-means,IFCM）算法的动态聚类特性优势,引入高斯核函数,改良归一化条件,提出直觉模糊核c-均值聚类（Intuitionistic Fuzzy Kernel c‐means,IFKCM）算法,并通过实际数据测试,证实了该算法的可行性和有效性。最后,根据弹道中段目标识别仿真系统的要求及弹道目标识别的特点,设计并实现了基于直觉模糊核c-均值聚类的弹道中段目标识别(Intuitionistic Fuzzy Kernel c-means-Target Recognition in Ballistic Midcourse,IFKCM-TRBM)原型系统,仿真实验及对比分析充分表明该原型系统的稳健可行性,为弹道中段目标识别提出了一种新的参考和尝试。     

基于非对称交互多模型弹道导弹跟踪

弹道导弹飞行三个阶段的动力学模型异常复杂且非线性强,在未知导弹任何先验信息前提下如何连续地跟踪整个弹道已成为目前亟待解决的难题。针对该问题,提出了一种实时非对称交互多模型跟踪算法,它根据弹道不同阶段的受力情况建立相应的跟踪模型。该算法采用非对称的状态交互以及基于熵信息变化的模型概率更新方法对导弹进行实时状态估计,并将其中一个无迹滤波器的非线性状态估计用改进离散方法实现,提高了实时性。仿真实验表明,该跟踪算法能够较精确地从弹道主动段连续地跟踪到再入段,并且能较大幅度地减小模型切换之间的跟踪误差。