一种基于过程噪声控制的弹道滤波方案

弹道滤波是精确获取弹箭飞行弹道参数的关键技术之一.当采用卡尔曼滤波进行弹道滤波时,系统模型偏差可能导致滤波精度的降低.以某低旋尾翼弹为对象,对此问题进行了研究.提出一个较精确且便于工程应用的扩展质点弹道模型,由此建立了弹箭飞行状态方程;在坐标雷达体制下建立了量测方程;仿真分析了系统模型偏差对弹道滤波性能的影响,并提出一个基于过程噪声控制的弹道滤波方案.仿真结果表明:该方案可有效克服模型偏差的不利影响,弹箭侧偏的估计误差可减小50%以上,且系统计算量增加较少.研究结果可为弹道滤波的工程应用提供一定的参考.     

一维弹道修正弹气动布局与修正能力研究

为提高炮弹密集度,对采用阻力环装置的一维弹道修正弹进行了研究.基于牛顿流理论建立了一维弹道修正弹阻力环结构的附加阻力系数工程算法,通过数值分析和风洞实验研究了不同阻力环结构的气动力特性,对阻力环在弹道上不同位置的作用对弹道修正能力的影响进行了数值计算和炮射试验研究.结果表明:气动力和修正弹道的计算值和实验值基本一致,该文分析的阻力环气动布局结构对一维弹道修正弹设计有借鉴作用,研究提出的阻力环气动力算法和修正弹道算法可以作为该弹弹道设计的工具.研究结果为一维弹道修正弹的弹道设计提供了依据.     

弹道修正防空弹药飞行最优控制方法研究

结合高炮弹药修正的特点，利用最优控制理论基于能量消耗最少的准则推导出弹道特征参数的控制策略。通过仿真得到了在固定起点和固定终点条件下，弹道修正弹最优飞行弹道倾角和速度随时间的变化曲线，以及弹丸变轨需要侧向过载的变化情况。结果表明侧向过载的变化情况符合脉冲力的变化规律，反映出该控制方法在一定程度上可满足弹道修正弹脉冲力的控制要求。     

一般相关量测噪声线性系统的递推状态估计

为了得到具有一般相关量测噪声线性系统的递推滤波算法,将该问题转化为具有相关量测单值随机向量的滤波问题,根据单值随机向量的线性无偏最小方差估计算法,导出了量测噪声为一般相关鞅差序列的线性系统的最优递推状态估计滤波算法,通过数值仿真,将该算法与假定量测噪声不相关时的Ｋａｌｍａｎ滤波算法进行了比较,证明了该算法的有效性。     

基于脉冲控制的末段修正弹道研究

针对迫弹的末段弹道修正问题,建立了基于脉冲控制的飞行动力学模型.结合弹道模型,分析了脉冲个数、脉冲力大小、布置位置、弹丸转速、脉冲作用时间等脉冲参数和弹道参数对末段修正能力和弹道特性的影响规律.以某迫弹和给定的脉冲控制修正方案为例,进行了末段弹道仿真计算,得到了关于修正能力的定量仿真结果和末段修正过程中迫弹攻角变化曲线.研究结果表明了末段脉冲控制修正弹道偏差的有效性,也为末段修正迫弹的脉冲控制方案设计提供了一定的理论基础.     

一般相关噪声下线性系统定区间平滑估计算法

针对机动目标跟踪中固定区间平滑估计算法对噪声相关性考虑不完全的问题,提出了一种具有一般相关过程噪声与量测噪声的离散线性系统最优固定区间平滑估计算法.该算法通过将固定区间内全部量测进行集中式扩维,并对误差传递进行分析,从而精确给出了误差间的相关性,在线性无偏最小方差意义下对系统状态进行递推估计.与不考虑相关性的卡尔曼平滑算法以及仅考虑量测相关性的正、逆向滤波融合平滑估计算法相比,新算法在噪声的高斯分布假设下是最优的,且随噪声相关性增强其优越性越明显.仿真结果表明,在相关系数为0.36时,新算法的位置跟踪均方根误差比不考虑相关性和仅考虑量测相关性的平滑估计算法可降低38%.     

制导炮弹滑翔弹道优化设计方法研究

为了获得滑翔增程制导炮弹的最优滑翔方案弹道,利用庞特里亚金极小值原理建立了制导炮弹在纵向平面内的最优滑翔飞行运动方程。研究了最优滑翔弹道的解法,并对制导炮弹滑翔飞行的最优控制参数进行了设计。结果表明,优化得到的升力控制系数能够保证该弹的飞行水平距离最远,且最优升力控制系数在1附近变化,并最终趋近1。     

一般相关量测噪声下线性系统的平滑估计算法

提出了具有一般相关量测噪声的线性系统的平滑估计算法,该算法是在系统正向和逆向滤波估计结果的基础,利用线性无偏最小方差估计获得的。由于量测噪声的相关性,使得其后验均值不一定等于其先验均值,而它的后验均值又无法通过计算得到,因而提出的算法是一个次优算法。在正、逆向滤波结果已知时,所提出的算法计算量小,易于实现。仿真实例说明,该算法的估计结果要优于正、逆向滤波估计结果,以及量测噪声不相关的Ｋａｌｍａｎ平     

埋头弹内弹道过程分段建模方法的研究

为了简化埋头弹的内弹道模型,将埋头弹内弹道过程分为两个阶段。结合经典内弹道和高等内弹道理论,并应用两相流体力学模型和计算流体动力学技术,分别建立了埋头弹传火管零维模型和身管内一维两相流模型,并利用MATLAB软件进行了数值模拟,获得了内弹道参数在弹后空间的分布情况,为分析埋头弹内弹道性能提供了一种新的建模方法,为埋头弹装药结构的修正和优化提供了理论指导。     

一种基于雷达和红外的粒子滤波融合跟踪方法

针对Kalman滤波不能处理雷达与红外传感器量测信息融合中的非线性问题,提出了一种基于粒子滤波方法的融合跟踪算法.该算法通过利用量测方程的非线性分析和粒子滤波器计算状态估计值,从而以线性迭代的方式得到系统的最优估计.仿真结果表明,与采用Kalman滤波的方法相比,该算法具有更高的估计精度,同时减小了计算量.     

终端区4D飞行轨迹预测与冲突预警

为提升终端区飞行轨迹预测精度,实现航空器短时冲突预警,建立一种基于孪生支持向量回归的终端区4D飞行轨迹预测模型。对历史飞行轨迹应用重采样算法,降低轨迹数据规模;利用墨卡托投影将轨迹点经度、纬度与高度化为x-y-z坐标,采用孪生支持向量回归算法学习预测模型,实现短时航空器飞行轨迹动态预测;计算两架航空器水平、垂直距离,建立航空器冲突预警指示函数;对孪生支持向量回归算法进行超参数灵敏度分析,分析各超参数对模型预测效果的影响。根据机场真实数据进行仿真实验,证明：基于孪生支持向量回归的4D飞行轨迹预测模型能够准确捕捉航空器运动趋势,且泛化能力强;所提模型x-y-z坐标预测均方根误差是BP神经网络预测结果的32%,35%和61%,单次预测计算用时减少约0.13 s。     

一种基于反向神经网络的航空器飞行轨迹预测

为了缓解终端区空域拥堵和降低航空器运行风险,提出一种基于反向神经网络(BP)的航空器飞行轨迹预测模型。首先,对航空器历史数据进行筛选和降噪处理,得到基准轨迹;其次,建立基于Hausdorff距离的轨迹相似性矩阵,采用模糊C-均值聚类(FCM)对所有轨迹进行自动分类;最后,综合考虑飞行轨迹的三维位置、速度和航向特征,利用BP神经网络对轨迹特征进行训练学习,建立飞行轨迹预测模型,用于对未来时刻的短期飞行轨迹多维特征进行预测。试验结果表明:该网络模型预测误差小、预测效果好,可以更加准确地进行航空器的飞行轨迹预测。     

GPS/SINS制导炸弹建模与弹道仿真

针对某型制导炸弹控制系统的研制需求,应用全弹道建模方法,建立了炸弹完整的数学模型.根据射程和命中精度的要求,提出了弹道设计思路,在滑翔段采用给定俯仰角飞行的方法,使炸弹尽快脱离跨音速飞行状态;在俯冲段采用比例导引法,导引炸弹命中目标.在VC 6.0环境下,运用OperGL图形库,开发了弹道仿真软件,该软件能实时、直观地显示了制导炸弹飞行的全过程及相关的飞行参数.仿真结果表明:所设计的弹道具有射程远、精度高的特点,有较高的实用价值.     

基于轨迹数据的空中交通燃油消耗估算

针对QAR数据难以获取以及现有空中交通燃油消耗估算方法精度差等缺点,提出了基于雷达轨迹和回声状态网络的空中交通燃油消耗估算方法。首先采用QAR数据训练了多参数回声状态网络燃油流率估算模型;然后,为了使该模型适用于雷达轨迹数据,通过灵敏度分析的方法提取影响燃油流率的关键因素,确定了以飞行状态、真空速、高度等参数作为输入量的少参数燃油流率估算模型;最后,以20条真实轨迹数据进行模型验证,结果表明:该估算模型的相对误差约为4%,精度比BADA模型提高了40%。     

基于移动最小二乘法的轨迹拟合切线方位角计算

基于移动最小二乘法,提出了轨迹切线方位角算法.利用实测数据验证了算法的可行性,并对算法关键参数(紧支系数与权函数)的设置进行了讨论.结果表明:该方法简单易行,适用于形状弯曲较小的轨迹;移动最小二乘法中的紧支系数应满足计算的需求,但不宜过大;权函数能提高拟合精度,但对轨迹切线方位角的精度几乎没有影响.     

基于航迹特征的飞行程序噪声预测研究

针对目前飞行程序减噪设计的需要,研究了民机的航迹特征,选取了声暴露级（SEL）作为单个事件的飞机噪声评价指标,并在研究飞行程序特点的基础上,结合飞机噪声性能（ANP）数据库和NPD噪声计算方法,建立了一套基于航迹特征的离场飞行程序噪声预测方法。以某民用机场的离场程序为例,绘制出噪声等值线图,验证了方法的可行性。实例证明,该方法可以量化预测飞行程序的噪声影响,规范了飞行程序噪声预测的方法,可以为减噪飞行程序设计提供参考。     

基于监视数据修正的航空器飞行轨迹推算模型

飞行轨迹推算是空中交通流量管理的一个重要研究内容。在传统飞行轨迹推算方法基础上,针对航空器飞行路径的不确定性,构造了基于监视数据动态修正的航空器飞行轨迹推算模型。该模型综合航空器飞行性能和飞行计划、实时监视信息对航空器飞行轨迹、姿态进行推算。利用真实飞行轨迹进行验证,结果表明:本文模型推算的位置、高度信息更接近实际轨迹,并且符合实际飞行原则和空域使用规则,具有一定的参考价值和实用性。     

弹道式导弹最大射程优化研究

射程是弹道式导弹的重要性能指标。在给定导弹总体参数的情况下,使其射程达到最大。针对弹道式导弹整个飞行弹道的多种约束要求,建立了弹道最大射程优化的数学模型,在MATLAB/SIMULINK环境中,建立相应的仿真模型。对某型二级弹道式导弹进行了最大射程弹道优化,并将得到的最大射程弹道与原弹道进行了比较分析。仿真结果表明,给出的方法是通用的、可行的。     

弹道修正弹在脉冲力矩作用下的飞行稳定性条件

弹道修正是近年来为提高弹药设计精度而出现的一种新技术。该文对弹道修正技术中常用的脉冲力矩修正作用,对弹丸飞行稳定性状况的影响等进行了讨论,给出了脉冲力矩作用下飞行稳定性条件。这对目前开展的修正弹道技术研究,特别是对弹道修正设计方案的选取,有一定的参考意义。     

交会对接末段多模态滑模控制

采用多模态滑模控制方法实现了交会对接末段复杂的飞行轨线. 多模态滑模控制的切换函数以分段函数描述,代表多个滑动模态. 相比于传统滑模控制,多模态滑模控制耗能少. 将交会对接末段分为接近、绕飞和并拢3个相互衔接的过程,根据各不同过程的控制任务,设计了相应的多模态滑模控制器. 对系统进行了仿真,结果表明多模态滑模控制方法能够实现交会对接末段的复杂轨线,且符合精确、节能的要求.