星载红外预警探测器工作机制和对抗方式

星载红外预警探测器通过探测火箭发动机尾焰的红外辐射来搜索、跟踪导弹目标。是导弹预警卫星最重要的一种载荷。简述了星载红外预警探测器的作用和特点。总结了当前星载红外预警探测器的发展趋势。工作波段的选择是红外探测系统设计的一个关键问题．分析了星载红外探测器工作波段的选择,指出地球大气层的红外吸收特性是决定星载红外探测器工作波段选择最重要的因素。星载红外预警探测器目前采用基于时间延迟积分技术的红外焦平面阵列敏感器,简要分析了其工作机制。对于星载红外预警探测器所采用的扫描、凝视两类典型探测模式,给出了探测原理,分析了其各自的优缺点。未来天基导弹预警将使用这两类探测器搭配工作。初步研究了针对星载红外预警探测器的各类被动和主动对抗方式。     

空间目标天基光学跟踪可观测性分析

针对天基光学监视跟踪系统可观测性问题,建立了空间目标天基光学监视跟踪模型,引入跟踪滤波误差下限(CRLB)和系统可观测度定义,并提出了瞬时可观测度概念.结合仿真实验对测量条件、观测几何以及系统配置等影响系统跟踪可观测性的因素进行了分析.仿真结果表明,所提出的可观测分析方法能实现对天基光学定位跟踪系统性能的客观有效评定.     

"NMD"能否成为美国的护身符

7月15日,美国军方进行的国家导弹防御计划(NMD)第4次导弹拦截试验获得成功。据有关资料介绍,美国的导弹防御系统主要由红外探测系统、改进型预警雷达、X波段相控阵雷达、拦截导弹及其阵地、作战管理与指挥控制通信系统5大部分组成。其作用是及时发现和正确识别来袭目标,对目标进行跟踪并迅速作出决策和有效地实施拦截。此次试验所用的靶标是携带模拟弹头的民兵2洲际弹道导弹。这种导弹     

基于雷达导引头角度跟踪特性的战斗机机动控制方法

通过分析导弹导引头角度自动跟踪系统的跟踪特性,明确了跟踪误差产生机理及对跟踪系统的影响,提出了战斗机规避导弹攻击的机动控制目标。以二维平面内导弹攻击为例,建立了导弹与战斗机的相对追逃运动模型。基于动态逆理论,对中断导引头角度跟踪的机动控制方法进行分析,推导了战斗机的规避机动控制律。通过仿真验证了该方法的有效性。     

电视制导武器系统图像跟踪方法研究

为提高电视制导导弹的突防能力和杀伤率,对电视制导图像跟踪方法进行研究。电视制导武器系统是将图像处理、图像跟踪、自动控制和信息科学有机结合,从电视图像信号中提取导弹位置信息并引导导弹击向目标。电视制导系统分为电视指令制导系统和电视寻的制导系统两大类,其图像跟踪方式按照从目标图像中提取目标位置信息的方法可以分为对比度跟踪方式和图像相关跟踪方式。针对目前电视制导图像常用的几种跟踪算法：边缘跟踪法、矩心跟踪法、峰值跟踪以及相关跟踪的绝对差法进行了研究,对提高电视制导导弹的突防能力和杀伤率,具有积极的指导作用。     

洲际滑翔飞行器天基红外探测的信噪比分析

洲际滑翔飞行器(IGV)在超高速飞行过程中,由于气动加热严重,红外辐射显著.我们的分析和计算表明,美国正在试验部署的空间探测和监视系统(STSS)对于IGV的红外探测信噪比,在2.7μm附近的短波波段,达到10~3–10~5,而STSS跟踪和识别的红外探测信噪比阈值分别约为3和30,这意味着STSS对于IGV非常有效.在IGV突防能力的公开论述中,"轨道机动难于预测"是核心立足点.但IGV的横向平均加速能力仅约0.15g,而美国导弹防御系统已具备将探测系统获得的目标信息及时传递到其指挥系统和拦截弹的能力.通过定量估计容易证明,利用天基红外探测,IGV轨道机动不仅可预测,而且精度高,故"难于预测"之说不能成立.     

基于ISS稳定的三维导弹导引律

对已有的三维球坐标系导弹-目标相对运动模型进行适当变换,得到非奇异的导弹-目标相对运动的三维非线性模型,并对所得模型设计满足输入-状态稳定(ISS)的非线性鲁棒导引律.该导引律在跟踪机动目标的情况下,控制导弹-目标间相对距离,使其按指数渐近趋于零.仿真结果表明,所设计的导弹导引律实现了打击机动目标的目的,并且在鲁棒性方面具有优势,可为实际工程应用提供新的参考.     

支持导弹精确打击的卫星导航系统作战效能评估

为了定量评估导航卫星支援导弹精确打击的作战效能,阐述了卫星导航系统对导弹作战的信息支援能力,建立了相应的系统性能指标结构图,重点分析了在支持导弹精确打击目标时,卫星导航系统性能参数与作战效能指标间的函数关系.仿真计算表明,卫星导航系统对提升导弹精确打击能力发挥了明显作用,也为深入研究系统在作战中的应用提供理论指导.     

天基无源方式空间目标定位跟踪算法的实现

针对空间目标定位跟踪会因受到天气、地域和时间等因素的影响而导致跟踪精度下降、滤波不稳定的问题,采用天基无源方式对空间目标进行观测、定位和跟踪;依靠光电传感器的被动测角和针对无线电信号的侦察截获;通过天基观测站获取角度量测信息,建立仅测角无源跟踪状态方程和量测方程,再分别通过EKF、UKF和SCKF三种卡尔曼滤波算法对角度量测信息进行滤波估计从而实现对空间目标的实时跟踪。仿真结果表明,天基无源方式空间目标定位跟踪算法具有精度高、滤波稳定的优点,EKF、UKF、SCKF三种滤波算法均能实现对空间目标的实时跟踪,其中以SCKF效果最佳,验证了天基无源方式空间目标定位跟踪算法的有效可行性,对军事应用具有极大意义。     

红外诱饵辐射特性仿真技术研究

在红外制导导弹对抗红外诱饵的过程中,由于在不同条件下红外诱饵的红外辐射特性变化较大,而目标飞机的红外辐射特性变化较小,导致导弹抗干扰概率较大的波动。这就要求在利用数字仿真或半实物仿真方法评估导弹抗干扰性能时,必需建立准确的红外诱饵辐射模型。根据能量守恒定律、黑体辐射定律及波尔兹曼定律推导了红外诱饵辐射计算模型,分析了高度和速度特性对其辐射特性的影响,并据此对诱饵辐射计算模型进行了修正。还给出了长方体和圆柱体两种典型形状诱饵质量燃烧率的计算公式。根据红外诱饵的辐射模型和运动模型编制了仿真软件。辐射模型所需的诱饵高度和速度来自运动模型,而运动模型所需的质量燃烧率来自辐射模型。通过合理地设置参数,该仿真软件可以对各种型号的红外诱饵,在各种对抗条件下的辐射特性进行仿真。最后给出了几组典型的仿真结果并对其进行了分析。     

卫星红外辐射特性研究

研究卫星红外辐射特性,对于探测识别卫星、保障卫星运行安全等问题有重要意义。本文以美国KH-12_5卫星为目标,建立了卫星的三维模型,对卫星表面进行了面元划分,依据卫星在空间的热平衡关系,应用节点网络法建立卫星表面每个面元的热平衡方程,求解方程得到卫星表面的温度场分布,并结合普朗克定律计算了卫星红外辐射亮度,对得到的仿真结果进行分析,为天基红外观测系统的性能研究提供数据支持。     

一种防空训练用拖曳式诱饵系统的设计

机载拖曳式诱饵对防空雷达的干扰作用十分有效,严重影响了防空导弹的作战效能,因此,研制防空训练用拖曳式诱饵系统、并将其用于防空雷达的跟踪训练是一项十分必要的工作。分析了拖曳式诱饵对单脉冲雷达的干扰机理和干扰效果,并以拖曳式诱饵的干扰方程为依据,对防空训练用拖曳式诱饵系统的使用要求和设计要素进行了分析和讨论,提出了其系统构成和实现方法。仿真结果表明本设计对跟踪雷达所形成的干扰效果较好。     

约束条件下的摆动喷管控制系统设计

针对摆动喷管控制的弹道导弹姿态控制系统模型不确定、运动参数时变和非零点输出调节的问题,采用最优控制理论设计其助推段的姿态控制方案。首先,在分析摆动喷管的推力和力矩的基础上推导出弹道导弹的纵向动力学模型,将线性二次型输出调节器中的零调节器理论扩展到非零给定点范围,确定出控制系统的增益系数,设计导弹的姿态指令跟踪器。然后,选取特征点对导弹纵向通道和横向通道控制系统进行定点仿真校验,通过调节权系数取值,实现系统输出对输入的快速准确响应。最后,在气动摄动±50%的情况下进行系统仿真,结果表明,考虑了气动参数不确定性的情况,采用摆动喷管设计的控制系统依旧保持稳定,能够准确跟踪俯仰角和偏航角指令,该系统具有输出响应速度快、跟踪误差小、鲁棒性好、安全性高的特点。     

导引头测控系统关键测试技术研究

导引头是导弹的核心部件,其性能直接影响着导弹武器的整体性能,需要在系统组装前对其进行全面测试.以红外成像导引头测试系统的研究为工程背景,以模拟、数字、总线和图像信号为系统测试信号,研发出一套混合信号集成测试系统.以红外测试系统的设计开发为研究内容,重点研究了导引头测控系统的硬件组成、VMIC反射网在导引头测控系统中的应用、软件设计的通用性和可扩展性及其所采用的关键技术.     

关于多倍速导弹追击轨道的求解

由轨道运动学理论构建系统的模型框架,采用近似技术建立空间导弹快速拦截模型,求解轨道参数;根据飞行器高度一定或导弹垂直速度一定的最优化设计,探讨了这两种状态下最优化方案的最优解,确定了轨道方程,并对其核心问题即确定追击轨道和打击时间进行了讨论.     

天基预警系统任务/资源形式化描述研究

从天基预警系统的特性分析出发,深入分析和研究了天基预警系统任务和资源的特点,通过对其本质特征的数学抽象,最终实现其形式化描述。同时,还对天基预警系统任务和资源的拓扑关系进行了初步研究,并提出了利用多边有向图的方法来表示其拓扑关系。研究的内容将为天基预警系统任务调度与资源配置优化问题的研究奠定基础。     

机载红外烟幕使用方法

烟幕弹作为一种性价比高的装备广泛地应用在地面红外对抗领域.但在空空对抗领域,由于烟幕容易受到高速气流的影响,利用烟幕有效对抗空空红外制导导弹目前还是个难题.把载机、烟幕和导弹作为一个系统,将烟幕弹的发射时机、初始速度大小及方向与载机的规避相结合,利用相对运动的原理实现发射烟幕弹的精确定位,得出烟幕弹的发射方法;充分利用烟幕的遮蔽效应得出载机的机动规避轨迹,并反推出载机的控制率,得出载机的规避方法.从而解决了高速气流对烟幕的影响,得到了机载烟幕弹对红外制导导弹的干扰方法.通过对载机、烟幕、导弹复杂系统的红外对抗仿真,验证了这一干扰方法的可行性,并为机载红外干扰系统的设计及红外对抗战法的制定提供了参考.     

基于UPF的红外机动目标跟踪算法

利用红外探测器对目标红外辐射的响应信息进行处理,使得红外搜索与跟踪(Infrared Search and Tracking,IRST)系统成为一个距离可观测系统,建立了目标的观测模型,推导出机动目标跟踪的不敏粒子滤波(Unscented Particle Filter,UPF)跟踪算法.通过跟踪一个高机动目标的仿真过程,对算法性能进行验证,并与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)跟踪算法进行比较.仿真结果表明:UPF算法的跟踪误差比EKF算法的跟踪误差小300 m左右,鲁棒性好,同时经过高机动周期后,UPF的收敛速度比EKF快.     

基于常微分方程的制导系统运用

本文利用常微分方程,建立ESR模型,构造临界函数得到导弹有效打击的临界曲面,进而得到导弹的有效打击范围。建立STP模型,采用Euler法计算导弹运动的水平、竖直位移,并利用相轨线法得到其飞行轨迹,据此估计导弹击中目标的位置。将模型求解结果应用于导弹制导系统,用来判断发现目标时导弹是否应该立即发射并追击目标。     

改进的低轨凝视传感器覆盖性能网格分析方法

针对天基低轨预警系统主要任务是对导弹目标的中段进行探测和跟踪,研究了低轨凝视型传感器空间覆盖问题。首先根据凝视传感器作用距离和光轴转向建立了不同高度下凝视传感器覆盖模型;然后针对网格分析方法的不足,改进了网格划分规则,推导了在不同纬度下网格划分的经度间隔、纬度间隔、网格划分精度之间的函数关系,基于典型覆盖性能指标提出了空间覆盖分析和计算流程;最后通过仿真得出星座对特定空间的覆盖特性,结果证明了空间覆盖模型和改进的网格点仿真方法的有效性。