全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

全捷联导引头寄生回路影响与辨识校正

为研究隔离度寄生回路对全捷联导引头的影响,建立了全捷联制导模型,基于此模型通过无量纲变换获得了无量纲动力学模型,采用劳斯判据和系数冻结法研究了剩余飞行时间、制导参数、刻度尺偏差对制导稳定性的影响,利用伴随函数法研究了刻度尺偏差对脱靶量的影响。基于辨识理论提出了全捷联导引头刻度尺偏差的辨识方法。研究表明,刻度尺偏差会恶化全捷联制导系统稳定性,增加需用末导时间,利用辨识方法可准确辨识出导引头刻度尺偏差予以补偿。研究结论可为全捷联制导设计提供参考和帮助。     

基于HLA的多模复合制导仿真系统的研究与实现

根据多模复合制导系统的特点以及高层体系结构（HLA）的原理,提出了一种基于HLA,面向多模复合制导的主动、被动和红外导引头的多模复合制导新方法,分析和建立了多模复合制导系统的主要数学模型,详细的论述了主动雷达和被动雷达的建模过程,也给出了红外导引头的建模方法,并且针对该导弹攻击海面目标的整个过程进行了仿真分析,从仿真结果可以充分的看出所建立的仿真系统是有效的,该系统可以为多模复合制导导弹作战效能的分析与评估提供有效的平台和依据。     

基于多模型的捷联红外导引头隔离度在线补偿方法

以捷联红外导引头的工程应用为研究背景,针对刻度尺误差带来的隔离度问题,提出一种基于多模型(multiple model,MM)的隔离度在线补偿方法。建立了捷联红外导引头隔离度模型,分析了隔离度对导弹制导系统稳定性和制导精度的影响;对刻度尺误差进行离散建模,采用基于MM的滤波算法,实时更新每个模型与真实值匹配的条件概率,得到刻度尺误差的估计值,最后将当前时刻的刻度尺误差估计值代入到制导回路进行在线补偿。研究结果表明,捷联导引头隔离度的存在会削弱制导系统稳定性、降低制导精度,特别在寄生回路正反馈时影响更为严重;所提出的基于MM的隔离度在线补偿方法可较好地实时估计出作用于系统的刻度尺误差,并有效实现了对刻度尺误差引起的隔离度的在线抑制,具有较好的鲁棒性和自适应性,达到了改善制导性能,提高制导精度的目的。     

由角噪声及目标闪烁引起的比例导引制导误差研究

研究了雷达导引头接收机中的角噪声(热噪声)以及目标闪烁对比例导引制导精度的影响.首先根据实际问题的物理意义建立比例导引制导系统模型.考虑到角噪声的带宽远远大于系统带宽,认为角噪声实质上是白噪声;认为低频目标闪烁近似于白噪声通过一阶惯性环节所得到的有色噪声.仿真结果证明,由角噪声以及目标闪烁引起的制导误差与导引头动力学特性和自动驾驶仪动力学特性密切相关;当制导时间较长时,由角噪声引起的脱靶量基本上与制导时间无关,采用频率捷变技术可以有效地降低目标闪烁对制导误差的影响.     

基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析

针对由天线罩误差引起的寄生回路影响制导系统稳定性的问题，提出了基于状态空间简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法。为了准确分析天线罩误差特性对制导系统稳定性的影响，首先建立包含天线罩误差特性的导引头部件级模型，并采用低阶等效系统拟配方法建立导引头简化模型。该简化模型能够准确表征导引头的工作特性，并有效降低了制导回路状态空间简化模型的阶数；在此基础上，采用小扰动线性化方法建立制导/控制/弹体多回路线性时不变(linear time invariant, LTI)简化模型，并与导引头低阶等效模型结合，建立了包含天线罩误差斜率参数的制导回路，以简化模型状态空间描述形式。基于以上引入天线罩误差特性的制导回路状态空间模型，采用根轨迹方法分析确定了天线罩误差斜率的稳定域，分析了不同的天线罩误差斜率对制导系统稳定性的影响规律。最后，基于制导回路非线性模型进行仿真验证，仿真结果验证了基于简化模型的天线罩寄生回路稳定性分析方法的正确性。     

末制导炮弹惯性制导仿真及横向散布研究

末制导炮弹通过简易的惯性制导系统使弹丸沿直线飞行以达到增加射程的作用.通过研究末制导炮弹惯性制导系统的工作原理,应用MATLAB/Simulink中的Aerospace Blockset,建立了含俯仰和偏航通道的末制导炮弹惯性制导系统简化模型.分析了炮弹惯性制导系统的横向干扰因素及其带来的横向散布.仿真结果验证了模型的正确性,并给出了减少末制导炮弹横向散布的改进策略.     

复合导引头交接班成功概率的建模与仿真

中、末制导交班是复合导引头需要重点解决的问题的之一.将交接班成功概率分解为目标落在末制导导引头视场内的概率和导引头对目标的检测概率,根据交接班参数计算的需要对复杂的导弹空气动力学方程和制导系统模型进行了简化,建立了一个包含多种主-要误差源的交接班成功概率模型,可仿真生成任意时刻的交接班成功概率.对典型场景的仿真验证了该模型的合理性和实效性.     

雷达导引头指向误差对导弹制导的影响与对策

受相控阵天线指向误差和天线罩瞄准误差的共同影响,相控阵雷达导引头存在较严重的指向误差。当指向误差斜率超出一定范围时会造成导弹制导系统出现寄生回路振荡问题,影响系统的稳定性和制导精度,在高空尤为明显。对此,本文通过构建相控阵雷达导引头制导系统模型,分析了导引头指向误差斜率对导弹制导的影响以及产生寄生回路振荡的机理;为消除导引头指向误差斜率对制导的不利影响,在指向误差测量补偿的基础上,又给出了一种多模型扩展卡尔曼滤波的估计方法,对导引头指向误差斜率进行实时估计与补偿。数字仿真结果表明,所提方法能够有效改善导引头指向误差斜率对制导系统的不利影响,提高系统稳定性和制导精度。     

末制导雷达目标捕捉概率的仿真研究

应用Nrad修正的海面回波反射强度GIT模型和瑞利海杂波背景中的目标检测概率计算模型,给出末制导雷达目标检测概率与海浪级数、风向角以及目标RCS之间的变化关系曲线;确定了STC电路输出控制电压与海杂波干扰功率的"匹配参数"。通过蒙特卡洛法得到不同导弹自控终点散布误差和不同末制导雷达搜索选择区范围条件下的目标覆盖概率与导引头自导作用距离和箔条弹布放距离之间的变化关系曲线。通过某末制导雷达抗干扰性能仿真系统得到目标捕捉概率与自导作用距离之间的关系曲线,并就提高干扰背景中末制导雷达目标捕捉概率提出几点想法。     

Efficient analysis of dielectric radomes using multilevel fast multipole algorithm with CRWG basis

A full-wave analysis of the electromagnetic problem of a three-dimensional （3-D） antenna radiating through a 3-D dielectric radome is preserued. The problem is formulated using the Poggio-Miller-Chang-Harrington- Wu（PMCHW） approach for homogeneous dielectric objects and the electric field integral equation for conducting objects. The integral equations are discretized by the method of moment （MoM）, in which the conducting and dielectric surface/interfaces are represented by curvilinear triangular patches and the unknown equivalent electric and magnetic currents are expanded using curvilinear RWG basis functions. The resultant matrix equation is then solved by the multilevel fast multipole algorithm （MLFMA） and fast far-field approximation （FAFFA） is used to further accelerate the computation. The radiation patterns of dipole arrays in the presence of radomes are presented. The numerical results demonstrate the accuracy and versatility of this method.     

Fast computation of scattering from 3D complex structures by MLFMA

This paper introduces the research work on the extension of multilevel fast multipole algorithm （MLFMA） to 3D complex structures including coating object, thin dielectric sheet, composite dielectric and conductor, cavity. The impedance boundary condition is used for scattering from the object coated by thin lossy material. Instead of volume integral equation, surface integral equation is applied in case of thin dielectric sheet through resistive sheet boundary condition. To realize the fast computation of scattering from composite homogeneous dielectric and conductor, the surface integral equation based on equivalence principle is used. Compared with the traditional volume integral equation, the surface integral equation reduces greatly the number of unknowns. To computc conducting cavity with electrically large aperture, an electric field integral equation is applied. Some numerical results are given to demonstrate the validity and accuracy of the present methods.     

典型植被的高效电磁全波分析方法研究

(地物的电磁散射特性一直以来在遥感、探测、反隐身等领域具有重要的应用价值。由于地物类型繁多且分布不均匀, 随着计算场景的扩大, 理论模型变的越来越复杂, 计算量也会直线上升。在这种情况下, 现有计算平台和建模能力不足以模拟并准确地得到场景环境较大时典型地物的电磁散射特性, 导致理论模型的预测值与实验测量数据相差甚远。因此, 急需建立一种高效的全波电磁分析方法, 从而能够精确、高效地分析典型地物的电磁散射特性, 为实际大型地面场景特性仿真提供模型与理论支撑。)本文建立了求解TDS、介质的混合积分方程, 采用周期格林函数技术, 实现大场景下典型植被的雷达散射截面积快速计算。     

基于重叠型区域分解的时域积分方程法

时域平面波算法可以降低时域积分方程的计算复杂度以及内存消耗,但是时域积分方程的阻抗矩阵的近场部分元素无法减少,内存消耗依然很大。提出了利用重叠型区域分解法降低时域积分方程的内存需求,通过采取划分子区域,利用特征基函数法降低阻抗矩阵规模的方法,降低了内存消耗。数值算例验证了重叠型区域分解法结合时域积分方程能有效地用于瞬态电磁散射问题的分析。     

电各向异性介质目标散射分析的快速偶极子法

提出一种求解电场体积分方程的快速算法--快速偶极子法 (fast dipole method, FDM),并用其求解了三维非均匀电各向异性介质目标的电磁散射问题。该方法基于等效偶极矩法 (equivalent dipole-moment method, EDM) 和Schaubert-Wilton-Glisson (SWG)基函数。在EDM中,将SWG基函数的体元对用偶极子等效,加快了阻抗矩阵元素的计算速度,但是并不能降低内存需求和矩阵求解时间。快速偶极子法通过简单的泰勒级数展开将阻抗矩阵元素的计算自然地转化为聚集-转移-发散的过程,有效地缓解了矩阵求解时间和内存消耗的矛盾。数值结果表明该方法的高效性以及令人满意的数值精度。     

Fast 3D EM scattering and radiation solvers based on MLFMA

As the fastest integral equation solver to date, the multilevel fast multipole algorithm （MLFMA） has been applied successfully to solve electromagnetic scattering and radiation from 3D electrically large objects. But for very large-scale problems, the storage and CPU time required in MLFMA are still expensive. Fast 3D electromagnetic scattering and radiation solvers are introduced based on MLFMA. A brief review of MLFMA is first given. Then, four fast methods including higher-order MLFMA （HO-MLFMA）, fast far field approximation combined with adaptive ray propagation MLFMA （FAFFA-ARP-MLFMA）, local MLFMA and parallel MLFMA are introduced. Some typical numerical results demonstrate the efficiency of these fast methods.     

快速多极子算法在电流步进法中的应用

基于电流步进法利用双表面磁场积分方程有效计算三维导体电磁散射的优点,提出了一种结合快速多极子和电流补步进法的改进算法。根据电流步进法前向-后向迭代以及使用新值进行计算的高斯-塞得尔迭代的特点,算法将修改后快速多极子算法引入到电流步进法的计算中,加快了原始算法的计算速度。在迭代的过程中,通过快速多极子方法降低了原有的计算量。给出了算法的具体步骤,通过仿真实验证明了算法的有效性。     

三维非均匀介质体的精确电场积分方程

三维非均匀介质体的电磁散射问题可由电场体积分描述。矩量法、共轭梯度傅里叶变换法、快速多极子方法等均可用来求解此问题。提出三维非均匀介质体之精确电场积分方程的三种形式,分别基于电流、内部电场和内部电位移。当介质体与背景空间的介电常数存在突变时,证明除原体积分外,电场积分方程还应该包含面积分,对应于介质体表面电荷。对介质球的数值实验证实了该方法的有效性。     

On the Use of Wavelet MoM to Solve the EFIE

ＯｎｔｈｅＵｓｅｏｆＷａｖｅｌｅｔＭｏＭｔｏＳｏｌｖｅｔｈｅＥＦＩＥＺｈｏｕＱｕｎ，ＰｅｎｇＹｕｈｕａ，ＷａｎｇＷｅｎｂｉｎｇ＆ＸｉａｏＹａｎｍｉｎｇＴｈｅＭｉｃｒｏｗａｖｅＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇａｎｄＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＩｎｓｔｉ...     

Analysis of wire antennas mounted on large perfectly conducting platforms using MLFMA

The electric field integral equation (EFIE) combined with the multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) is applied to analyze the radiation and impedance properties of wire antennas mounted on complex conducting platforms to realize fast, accurate solutions. Wire, surface and junction basis functions are used to model the current distribution on the object. Application of MLFMA reduces memory requirement and computing time compared to conventional methods, such as method of moment (MOM), especially for the antenna on a large-sized platform. Generalized minimal residual (GMRES) solver with incomplete LU factorization preconditioner using a dual dropping strategy (ILUT) is applied to reduce the iterative number. Several typical numerical examples are presented to validate this algorithm and show the accuracy and computational efficiency.