拦截弹导引头测量误差对拦截效能的影响

把拦截弹导引头的测量系统作为拦截系统的一个子系统,从脱靶量及消耗能量两个方面,研究导引头测量误差在整个拦截系统中对拦截效能的影响。建立以拦截弹测量误差为激励,脱靶量及消耗能量为输出的比例导引拦截系统模型,对测量误差导致的脱靶量及消耗能量进行仿真,并通过数值统计得出拦截弹导引头测量误差与脱靶量及消耗拦截能量的量化对应关系,为拦截弹导引系统设计、导弹突防等提供技术参考。     

一种交班时刻性能最优的中制导律设计与仿真

在最优预测中制导律的基础上,提出预测交班点的概念,设计一种使导弹在中末制导交班时刻性能最优的中制导律.新的中制导律保证在中末制导交班点处,导弹中制导段末速度最大,导弹与目标的相对几何关系达到最佳.这样在末制导开始时刻,导弹的初始条件处于最优状态,有利于提高导弹在末制导段的拦截能力,减小脱靶量,提高拦截精度.数字仿真的结果表明,所提出的中制导律能够达到的设计要求的性能指标,与最优预测中制导律相比较,在交班段航向误差较小,能够有效地减小最终的脱靶量,提高制导精度.     

基于滑模变结构制导律的捕获区分析

针对拦截弹的中末制导交接班条件设置问题, 分析了以滑模变结构制导律为末制导律的捕获区。首先, 结合临近空间作战背景建立末制导段弹目相对运动模型。其次, 基于滑模变结构控制理论设计了一种能够保证拦截末端过载收敛且性能优良的滑模变结构制导律作为末制导律, 并对其稳定性进行分析。然后, 分析了零控拦截条件并对滑模变结构制导律的捕获区进行理论推导、分析与证明, 得到了滑模变结构制导律的捕获区边界。最后, 通过设计4种情形下的仿真实验, 验证了本文捕获区分析的正确性。     

空间动能拦截末段导引法研究及其仿真

针对空间动能拦截的特点,利用了比例导引法控制视线转率的优点,兼顾考虑了控制脱靶量以提高动能拦截精度,设计了空间动能拦截末段导引法。该导引方法基于目前发动机一般工作于脉冲条件下的实际情况,能有效地控制视线转率和脱靶量,并能够保持拦截器飞行弹道的稳定性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

导引头性能对拦截战术弹道导弹制导精度的影响

针对末制段采用直接碰撞动能杀伤技术的拦截弹拦截战术弹道导弹（TBM），分析了导引头分辨率、帧频和测量噪声等主要性能参数对制导精度的影响。在拦截弹弹道修正和姿态控制规律的基础上，考虑拦截弹与TBM的初始位置偏差，弹道修正发动机推力偏差和制导控制延迟因素，完成了导引头不同性能参数条件上拦截弹拦截TBM制导精度的六自由度Monte-Carlo仿真计算，根据对仿真结果的分析，给出了直接碰撞动能杀伤方式下的制导精度与导头性能参数之间的约束关系。     

信息单向传输带拦截角约束的协同拦截制导律

针对无人战机(unmanned combat air vehicles,UCAV)(目标)发射防御弹对来袭攻击弹以一定拦截角度进行拦截的问题,假设目标和防御弹协同飞行且其之间只能进行单向信息传输,在来袭弹采用增强比例导引律的前提下,建立了防御弹信息单向传输和目标信息单向传输两种模式下的防御弹攻击弹视线角非线性模型。考虑防御弹脱靶量要求、拦截角度约束和防御弹(或目标)的控制能量因素,建立了性能指标函数,采用最优控制理论,分别设计了能够使防御弹以指定拦截角度拦截攻击弹的目标单向协同制导律和防御弹单向协同制导律。仿真结果表明,在两种信息单向传输模式下,通过目标与防御弹的协同,防御弹均可以指定拦截角拦截攻击弹;与具有拦截角度约束的非协同制导律相比,单向协同制导律的控制能量更小。     

动能拦截器拦截战术弹道导弹的脱靶量仿真

在末制导段采用动能拦截器拦截战术弹道导弹，可以利用其快速响应的直接力控制技术，提高命中精度，达到直接碰撞杀伤目标的目的，本文探讨了动能拦截器在末制导段拦截战术弹道导弹的轨道和姿态控制规律，建立了拦截的脱靶量仿真数学模型。在此基础上，对在不同给定误差条件下的拦截脱靶量进行了仿真计算与分析。     

主动雷达型空空导弹最优末制导律工程研究

构造了拦截加速机动目标的空空导弹末制导状态模型。提出了脱靶量和横向加速度综合最小的导引指标，并用线性二次型的形式求解了最优导引律。从工程应用的角度出发，设计了能用于主动雷达制导弹的次优末制导律。大量的仿真试验表明，该导引律的性能好于比例导引律平均脱靶量小20.3%，所用横向加速度小28.1%，成功拦截率大13%。     

基于估值理论的末制导末端预测强力开关控制方法

针对空间直接碰撞拦截目标末制导末端的具体情况，本文采用递推最小二乘估计理论预测相对距离，采用卡尔曼滤波建立侧向运动方程，从而推导了一套实用的末制导末段预测强力开关控制方法并进行了大量的数值仿真。仿真结果表明：末端预测强力开关控制方法是一种消除最终脱靶量十分有效的控制方法。     

真比例导引反高速目标拦截能力分析

针对反高速目标拦截作战过程中拦截弹中末制导交接班时刻状态约束设置的问题,分析了真比例导引制导律的拦截能力。首先,通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了成功拦截目标的充分必要条件以及目标速度前置角需要满足的约束范围;其次,在中末制导交接班不满足拦截条件的情况下,针对拦截高速非机动目标作战情形,通过分析拦截弹速度前置角和目标速度前置角的变化关系,给出了真比例导引静态捕获区(static capture region,SCR)的定义以及构成;然后,针对拦截高速机动目标作战情形,结合目标速度前置角约束范围得到了真比例导引动态捕获区(dynamic capture region,DCR)的定义以及构成;最后开展了3种情形下的数字仿真,验证了真比例导引拦截能力分析的合理性和有效性。     

考虑一阶驾驶仪动力学的扩展弹道成型制导系统解析研究

构造了基于time-to-go的负n次幂函数的扩展目标函数,推广得到不考虑驾驶仪动力学的扩展弹道成型制导律。将一阶驾驶仪动力学引入到扩展弹道成型制导系统中,得到三阶线性时变齐次微分方程,利用幂级数解法,求解得到闭环制导系统的位置、速度、加速度解析表达式;根据终端时刻的位置和速度解析结果,得到由一阶驾驶仪动力学引起的脱靶量和终端角度误差解析表达式。利用伴随法对解析脱靶量和终端角度误差的解析结果进行了仿真验证。仿真和解析研究结果表明,当制导时间大于驾驶仪时间常数的15倍以上时,由初始方向误差和终端落角约束引起的脱靶量、终端角度误差都基本收敛到零。     

航天器面内机动规避最优脉冲分析

针对航天器在轨危险交会,提出了航天器面内机动最优规避分析方法,基于面内机动约束,在保证碰撞概率降低到最小值或交会距离提高到最大值的前提下得到最优的机动脉冲。首先结合轨道高斯摄动方程和泰勒展开得到解析的轨道规避机动动力学模型,分析了机动脉冲与航天器相对运动的线性关系;然后通过航天器位置协方差信息及交会平面的相对位置信息得到航天器危险交会的碰撞概率和交会距离,并采用机动方向和机动大小分步求解的策略计算机动冲量;最后通过数值仿真对面内脉冲机动规避策略进行验证,仿真结果表明所设计的面内脉冲规避策略能够得到不同时机下的最优脉冲。     

多星载光学传感器系统误差极大似然配准算法

针对低轨星座协同探测弹道目标过程中存在系统误差的问题，提出多星载光学传感器系统误差极大似然配准（maximum likehood registration，MLR）算法。通过一阶Taylor近似对非线性量测转换线性化，推导出目标状态的误差协方差与卫星轨道定向、姿态角测量和传感器测量等随机误差的关系，并基于视线交叉获得观测在状态空间中的近似投影，从而将MLR算法扩展到低轨星座多光学传感器的误差配准。通过引入各类测量误差的先验信息对目标状态的误差协方差进行修正，利用期望极大化迭代，实现了对系统误差的无偏有效估计及目标轨迹的融合估计。仿真验证了所提算法的有效性，且配准性能优越。     

利用导引头信息测量脱靶量的方法

为了满足瞄准式战斗部定位攻击的需要,根据防空导弹逆轨拦截遭遇段只要存在脱靶量就存在视线角速度的特点,分析了导引头视线角、视线角速度、弹目相对速度、径向速度之间的几何关系,提出了采用导引头产生的视线角、视线角速度及多普勒频率来测量脱靶量的方法,解决了利用导引头距离信息测量脱靶量时误差较大的问题。对算法中需要的参数可测性进行了分析,通过导引头能否提供视线角速度信息两种情况下的仿真,验证了所提算法的正确性及实用性。     

基于体目标相对稳定散射中心的脱靶量估计方法

主要针对无尾翼导弹弹头类体目标,研究其体目标效应对多普勒雷达脱靶量测量所引入的误差问题,提出了一种适用于该类目标典型散射特性的脱靶量精确测量方法,可用于脱靶量测量的评估。通过对无尾翼导弹弹头目标的体散射特性研究,分析了该类目标散射中心成因及随姿态角变化的影响,找出体目标上相对稳定散射中心,并利用该独立散射中心的多普勒频率曲线估计标量脱靶量,从而有效避免了由体散射效应而造成的多普勒频率估计野值的影响,可获得更为精确的测量结果。最后对所提方法的测量结果进行了仿真验证,证实了该方法的有效性。     

运用比例导引实现对目标卫星的拦截

运用比例导引实现对目标卫星拦截的中制导方法进行了研究。在发射惯性坐标系中由已知目标卫星和拦截器的实时绝对状态参数构造两者的相对运动参数，由此形成导引信号，调整拦截器姿态，得到正确的推力矢方向，然后在拦截器体坐标系中执行制导指令，达到抑制视线转率的目的。为此，提出了多种导引方案，并进行了比较，还给出了选择开关曲线的方法。计算结果表明，在中段运用比例导引可保证向末制导转换时有较高精度的转换条件。     

脱靶量测量技术综述

对鉴定和评估精确制导武器的性能起关键作用的脱靶量测量技术进行了综述,介绍了脱靶量测量的几个主要方向和发展现状。归纳了脱靶量量测量的基本体制、基本工作方式和基本原理,对当前国际、国内最先进的基于非协同式无线电脱靶测量系统做了详细介绍,总结了国内外脱靶量测量技术的发展过程和研究现状,展望了脱靶量测量技术的发展趋势。矢量脱靶量测量技术的发展主要集中在多普勒雷达和冲击雷达两种体制上,其中采用冲击雷达技术的矢量脱靶量测量系统是今后发展的重要方向。     

引入测速信息的雷达导引头无偏转换跟踪方法

为了满足先进地空导弹对精确弹目交会信息的需求,基于自适应卡尔曼滤波算法,提出了一种引入测速信息的雷达导引头无偏转换跟踪方法。在当前统计模型的基础上,利用递推遗忘最小二乘法估计当前加速度,得到了状态方程。在雷达测量模型的基础上,分析了极坐标系下与笛卡尔坐标系下位置、速度信息的无偏转换关系,推导了无偏转换量测误差协方差矩阵真实值和利用量测信息估计真实值的表达式,得到了量测方程。通过滤波得到的状态和误差估计信息,改进了真实无偏转换量测协方差矩阵的估计算法。仿真结果验证了所提跟踪方法在滤波精度和跟踪速度上的良好性能。     

State Fusion Estimation for Multilevel Multisensor System

Based on the single sensor Kalman filtering equations, this paper presents two-level and three-level optimal centralized and distributed estimation algorithms for hierarchical multisensor systems. The solution shows that when the correlated matrix, the mean of noise, the control input, and the measurement error are all zero, the result in this paper turns out to be the standard algorithm discussed. Simulation shows that the mean of noise, the control input, and the measurement error will not change the estimation covariance and the estimation covariance fluctuates greatly when the cross-correlated matrix is similar to the covariance of process noise.