弹载双基前视SAR构型参数优化设计方法

弹载双基前视合成孔径雷达(missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR)构型,可实现接收平台俯冲段全程二维高效高分辨成像。相比于机载、星载双基构型,弹载双基构型具有不易受攻击、轨迹设计灵活、合成孔径时间短等优势。但是由于导弹机动性较强,对成像时间要求较高,这使得传统的机载/星载双基构型设计方法不适用于弹载前视双基构型。本文首先在MBFL-SAR几何模型基础上,基于梯度方法分析该构型的分辨率计算方法;然后,结合二维分辨率的特点,分析构型参数对二维分辨率的影响规律,提出一种参数降维的构型设计方法,在提高构型参数设计效率的同时,能够有效缩短成像时间;最后,通过基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。     

弹载双基前视SAR建模及运动/同步误差分析

弹载双基前视合成孔径雷达（missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR）是一种将双基前视SAR成像体制应用于弹载平台的新型SAR成像模式,可实现弹载雷达末端俯冲阶段全程二维成像、自主寻的精确制导。结合MBFL SAR的运动特点,建立了高动态条件下的回波距离模型,并就多普勒频率和多普勒调频率等参数与常规低速双基平台模式进行了对比分析。在此基础上建立了高动态条件下存在运动误差情形的斜距历程、多普勒频率及多普勒调频率误差模型和同步误差模型,并基于误差对MBFL-SAR成像的影响给出了运动参量的约束条件和同步误差的精度要求。仿真结果验证了误差模型的正确性。     

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。     

基于级数反演的俯冲加速运动状态弹载SAR成像算法

根据弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)俯冲加速运动的特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波信号模型,分析了目标斜距在单个孔径时间内随时间的变化关系。结合级数反演的思想,推导出了弹载SAR回波信号的二维频域的精确表达式。在此基础上,提出了一种适用于俯冲加速运动下的弹载SAR成像算法。理论分析和实验结果表明,该算法精度较高,取得了较好的成像效果。     

弹载双基前视成像雷达解析-迭代定位方法

在弹载寻的制导阶段, 针对传统双基定位方法受限于速度、角度等参数精度的问题, 提出一种最优解析-迭代双基定位方法。该方法首先建立基于图像匹配的弹载双基前视成像定位模型, 并分析推导出定位模型的解析解集, 然后结合惯导参数与初始迭代点的选取准则, 确立最优初始迭代点, 实现快速迭代搜索, 获取接收雷达最优三维坐标, 完成双基雷达的精确定位。在此基础上, 建立运动误差和匹配误差模型, 并通过仿真实验分析其对定位精度的影响。仿真实验验证了在相同实验环境和条件下, 最优解析-迭代定位方法的有效性和准确性。     

机-弹双基前视SAR俯冲段轨迹设计方法

机弹双基前视合成孔径雷达(airplane missile bistatic forward looking synthetic aperture radar, AMBFL-SAR)为协同作战中导弹俯冲末段全程二维高分辨成像的精确制导提供了解决方案。由于机弹平台相差甚远的动态特性,传统单一平台近似规划方法已不再适用。针对该问题,首先分析了AMBFL构型下的二维分辨特性,得出不同弹目距处的主要矛盾;然后在二维分辨率和分辨单元面积双重指标约束下,利用发射机参数对系统分辨能力的影响规律,提出飞机飞行轨迹设计方法。该方法设计出的轨迹可有效满足成像指标要求,且利于各平台的制导控制。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性。     

调频连续波弹载SAR成像方法

调频连续波(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有体积小、重量轻、峰值功率低等优点,因此FMCW-SAR在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲下降阶段的弹载SAR成像,建立了FMCW-SAR回波信号模型;通过分析可知,与常规机载FMCW-SAR不同,弹载条件下雷达平台相对较高的运动速度给差频输出信号引入特有的剩余二次相位,影响距离向的聚焦;针对该问题,提出了一种子孔径成像处理方法,通过在二维频域构造相应的剩余二次相位补偿函数,较好地改善了距离向的聚焦质量和成像效果。成像处理不涉及插值,所有操作均由快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和相位点乘构成,运算效率较高。最后的点目标成像仿真实验验证了该方法的有效性。     

弹载SAR系统参数优化设计方法

通过建立弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统参数优化设计数学模型,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的弹载SAR系统参数优化设计方法,解决了弹载SAR系统在确定弹道和多个系统指标非线性约束条件下的系统参数优化设计问题。该方法能够在满足系统指标(分辨率、幅宽、数据率、噪声等效后向散射系数等)要求的前提下,快速获取使图像性能最优的系统参数。同时,该方法还适用于方位向多波位模式的系统参数优化设计。基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。     

双基前视雷达二维空变补偿频域成像方法

机载双基前视雷达在距离宽幅和长合成孔径时间积累情况下,存在回波多普勒参数的强耦合和强二维空变问题。针对这个问题,提出了一种基于二维空变量级补偿的成像方法。该方法以Chebyshev正交多项式的最佳一致逼近特性为手段,实现斜距历程的高精度近似和二维频谱的高质量解耦合,采用Keystone变换校正空变的线性距离走动。在此基础上,定量分析多普勒参数的二维空变量级,以π/4相位门限为标准,使用最小二乘拟合算法,设计适用于空变量级的二维空变校正函数,提出方位向扩展的非线性变标成像方法,精确且高效地实现不同空变量级多普勒参数的校正。点目标仿真和实测数据处理结果表明,所提成像方法具有良好的聚焦性能。     

基于DOA估计的前视多通道SAR成像方法

针对前视合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)方位分辨受限以及左右多普勒模糊问题,提出一种基于波达方向估计的前视多通道合成孔径雷达(forward-looking multi-channel SAR,FLMC-SAR)成像方法。算法综合利用系统空时资源,采用空时级联的处理流程。首先通过合成孔径对前视区域进行初步成像,在二维图像域实现逐个成像单元目标信号的分离。然后利用目标空域导向的差异,建立分离信号的空时模型,通过阵列多通道对每个成像单元内的信号进行波达方向估计,实现目标信号重定位,增强前视成像分辨率。同时,空时模型考虑了模糊目标具备不同的导向矢量,可在分辨增强的同时实现左右多普勒解模糊。最后通过仿真以及实测的FLMC-SAR数据验证了所提算法的有效性。     

终端区四维轨迹预测

终端区四维轨迹预测技术是实现飞机四维制导的基础。结合当前空中交通管理体系和飞机的实际操作特性,采用过程综合法实现四维轨迹预测,具有较强的工程应用价值。建立了终端区风模型,研究了四维轨迹的解算,提出了实现四维轨迹预测的计算流程,理论上飞机到达机场的时间误差为0。     

基于神经网络动态优化的再入轨迹设计

为解决当飞行器出现破损以及飞行器受干扰时的轨迹优化问题,新一代的再入式飞行器需要有实时在线轨迹优化的能力。神经网络动态优化算法(neural dynamic optimization,NDO)的主要特点是能使神经网络逼近最优解。神经网络动态优化算法可以避免传统的间接法在求解轨迹优化问题时协态变量初值猜测问题。给出了神经网络动态优化的原理,详细介绍了优化流程。仿真结果表明神经网络动态优化算法可以很好的避免协态变量初值猜测问题,具有较强的鲁棒性,能满足实时性要求。     

飞行器自适应反推Terminal滑模轨迹跟踪控制

飞行器非线性动力学模型通常包含由未知外界干扰和未建模动态构成的非匹配不确定性。针对建立的飞行器纵向运动仿射非线性模型,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer, NDO)的自适应反推非奇异终端滑模(adaptive backstepping nonsingular terminal sliding mode,AB-NTSM)轨迹跟踪控制方法。设计非线性干扰观测器对未知干扰进行观测补偿,无需干扰上界先验知识。设计未建模动态自适应律,提高控制器对系统不确定性的鲁棒性。对3种不同情况的仿真表明,干扰观测器能够实现对不同干扰精确观测,仅在干扰突变时有较大观测误差。在不确定性影响下,采用提出的控制方法,系统能够实现对指定轨迹的稳定跟踪,并有效消除控制信号的抖振。     

A trajectory shaping guidance law with field-of-view angle constraint and terminal limits

In this paper, a trajectory shaping guidance law, which considers constraints of field-of-view (FOV) angle, impact angle, and terminal lateral acceleration, is ...     

RLV末端能量管理段的在线轨迹规划算法

针对传统的可重复使用运载器(reusable launch vehicle, RLV)末端能量管理段轨迹生成算法存在的在线规划能力有限和制导精度不够的问题,提出了一种基于内核提取协议和微分平坦理论的三维在线轨迹规划算法。首先,推导给出了以高度为自变量、动压为状态变量的RLV三自由度运动方程组;然后,利用新方程组的平坦特性,选取纵程、横程和动压为相应的平坦输出,建立了不包含微分方程的最优控制问题;随后,采用分段B样条参数化平坦输出,将最优控制问题离散化得到非线性规划问题;最后,采用基于序列二次规划算法的稀疏非线性优化器进行求解。仿真结果验证了该末端能量管理段在线轨迹规划算法的有效性。     

基于LCSS的目标航线规律快速匹配方法

针对战场态势智能化分析与深度感知需求,在积累的活动航线规律知识基础上,结合实时目标运动特征,采用滑动窗口处理、活动阵位特征过滤、数据格式化处理等手段,运用最长公共子序列处理思想,提出一种快速实用的航线规律匹配算法。通过若干案例仿真验证了该算法模型的可行性和有效性。该模型能够综合考虑战场态势分析的时效性和快速性,准确匹配出实时目标相关联的活动规律信息,并且该算法计算量小、耗时短、匹配效率高,易于工程实现。     

基于先验信息的光纤惯组贮存期静态检测方法

针对贮存期光纤惯组性能检测问题,提出基于先验信息的静态检测方法。该方案建立了光纤惯组检测用简化误差模型,引入零速信息和方位瞄准信息进行基于卡尔曼滤波对准的光纤惯组静态性能检测,并结合历史的检测信息进行比对。通过该方法可检测出3个轴向陀螺和加速度计的等效零位误差,简化了惯组检测流程,缩短了检测时间。理论分析和仿真结果验证了该方案的可行性和正确性。     

Leader trajectory planning method considering constraints of formation controller

To ensure safe flight of multiple fixed-wing unmanned aerial vehicles(UAVs) formation, considering trajectory planning and formation control together, a leader trajectory planning method based on the sparse A* algorithm is introduced. Firstly, a formation controller based on prescribed performance theory is designed to control the transient and steady formation configuration, as well as the formation forming time, which not only can form the designated formation configuration but also can guaran...