子母拦截器集群拦截策略研究

针对采用机动突防技术的弹道导弹弹头,提出了子母拦截器的拦截策略。通过使子母拦截器的每个子拦截器的初始拦截速度矢量相互偏置一个角度,从而在预计拦截距离上形成多个基准拦截点,这样可以有效地降低目标提前机动对子母拦截器命中概率造成的影响。建立子母重拦截器6自由度模型,模拟子母拦截器攻击过程,仿真结果表明这种拦截策略有助于提高子母拦截器对机动再入弹头的拦截命中概率。     

机动目标拦截新型微分几何制导律设计

针对大气层内机动目标拦截问题,基于广义微分几何制导体制设计了一种新型的微分几何制导律。与控制视线转率有限时间内收敛不同,采用视线转率随着弹目相对距离减小而渐进收敛的滑模面。鉴于观测器估计目标加速度存在初始尖峰现象,且嵌入观测器的制导律难以证明稳定性,假设目标加速度是具有未知上界的干扰,提出一种双幂次的自适应律对其上界进行估计。通过添加修正项,消除了饱和函数替代符号函数对稳定性的影响,并证明了所设计的制导律是渐进稳定的。仿真结果表明,所设计的新型的微分几何制导律能够有效拦截机动目标,且过载分布均匀、能量消耗少。     

基于交互多模型的分组δ-广义标签多伯努利算法

为了解决马尔科夫跳变系统广义标签多伯努利滤波器在多机动目标跟踪场景需要计算大量模式假设分支,并且需要频繁对假设分支进行剪枝,导致算法存在计算量过高并且影响跟踪精度的问题,提出一种基于交互多模型的分组δ-广义标签多伯努利滤波器。滤波器采用航迹分组策略,不同组的航迹独立进行关联映射与分支权重计算,降低了关联的计算复杂度,可以实现不同航迹组之间并行滤波。另外,为了处理机动目标场景引入交互多模型,给出基于交互多模型的分组滤波递推方程。仿真结果表明,所提出的滤波器跟踪精度更高,计算速度更快,可以用于跟踪多个机动目标的场景。     

机动目标距离徙动校正与检测算法

在机动目标的检测中,目标的速度、加速度会产生距离徙动和多普勒徙动的现象,影响机动目标的积累与检测性能。针对上述问题,提出一种基于频率轴反转变换与广义变尺度傅里叶变换的机动目标检测快速非搜索算法。首先在距离频域-方位时域利用频率轴反转变换校正距离徙动,回波信号变为线性调频信号;接着利用Wigner-Ville分布变换核与广义变尺度傅里叶变换对目标参数进行估计;最后在距离-多普勒域完成目标能量的积累。与现有方法相比,所提方法可以快速校正距离徙动,实现非搜索的目标参数估计,计算复杂度低。仿真实验表明,该方法可有效完成机动目标的检测与参数估计。     

距离-速度同步欺骗干扰下的机动目标跟踪算法

研究了距离-速度同步拖引欺骗干扰下的机动目标跟踪问题。根据数字射频存储器及直接数字频率合成器产生的距离-速度同步拖引干扰原理,建立了距离-速度同步拖引干扰下的机动目标回波信号模型,利用接收机自动增益控制电压和目标个数的突变信息对信号进行欺骗干扰判决,当判断为距离-速度同步欺骗干扰时,采用正交匹配追踪方法识别出真实信号,最后利用扩展卡尔曼滤波方法对目标进行跟踪。仿真验证了该方法与魏格纳变换和魏格纳-霍夫变换相比具有较高的识别性能,并在机动条件下具有良好的跟踪效果。     

基于Markov模型的机动目标分类方法

结合弹载脉冲多普勒雷达精确提取目标速度、加速度的特点,研究了利用目标的机动特性进行目标分类的方法。首先提出对目标加速度序列进行标量量化的预处理方法,然后基于一阶马尔可夫(Markov)模型建立了用于对目标加速度序列进行识别的分类器并定义了模型距离,最后分析了共用码书所刻画的状态空间对分类性能的影响。仿真实验证明,该算法计算量小,易于实现,在较小的模型距离下,能取得较高的识别率。     

基于改进容积卡尔曼滤波的纯方位目标跟踪

为处理纯方位跟踪的非线性问题,提出了距离参数化均方根容积卡尔曼滤波,在消除距离信息不可测对跟踪影响的同时弱化了计算机有限字长截断效应所引入的误差。在假设目标的初始距离信息用多个参数化模型表示的基础上,对每个模型独立进行均方根容积卡尔曼滤波,并依据贝叶斯准则计算各滤波结果对应的概率,将概率和对应结果的加权融合作为最终滤波结果。实验仿真表明,该滤波虽略微提升了计算复杂度,但获得了更好的滤波精度和鲁棒性。     

高分辨距离像循环相关复合精确测速方法

为解决目标径向速度对步进频率信号高分辨距离像的影响,以精确速度补偿为目的,设计了一种正负正步进跳频波形,以两帧正跳频脉冲序列和一帧负跳频脉冲序列作为一测速组。提出了一种高分辨距离像循环相关复合精确测速方法,通过粗细估值的复合得出速度精确估计值,并用于下一组脉冲序列的速度补偿。仿真结果表明该方法测速精度高,具有良好的抗噪声性能和抗目标机动性能,且运算量较小,适用于实时性要求较高的信号处理系统。     

非均匀稀疏采样环境自适应α-β滤波算法

针对非均匀稀疏采样环境下的被动机动目标跟踪问题,提出了一种新的自适应α-β滤波算法.算法首先在最小均方误差准则下,推导了α-β滤波器的最优参数选择方法;然后详细分析了非均匀稀疏采样被动传感器上报数据的特点,提出利用上报时间间隔和目标速度来设计跟踪指数,且根据被动传感器系统的实际观测情况,推导了观测误差标准差的表达式;最后,在保证算法稳定性的前提下,给出了自适应滤波器参数设计方法.实验结果表明,提出算法能够准确对机动目标进行跟踪,性能要好于工程中常用的α-β滤波器,且算法设计简单,能够工程实现.     

风切变场中飞机起飞轨迹的纵向／横侧动态逆控制

采用较真实的三维微下击暴流工程化模型和非线性动态逆方法,对飞机在起飞过程中的纵向/横侧改出低空风切变的控制律进行了设计和仿真.计算了不同的机载前视探测距离对改出机动效果的影响.根据仿真得出的各飞行参数对纵向、横侧控制仿真结果进行对比分析,结果表明,横侧机动能明显维持飞机在改出风切变机动中的飞行性能和生存能力.较长的前视探测距离更有利于飞机改出.     

基于卷积神经网络的陆战兵棋战术机动策略学习

针对从“人在回路”兵棋推演的复盘数据中提取推演者战术经验高价值知识的问题,提出一种基于深度神经网络从复盘数据中学习战术机动策略模型的方法。将战术机动策略建模为在当前态势特征影响下对目标候选位置进行优选的分类问题：梳理总结影响推演者决策的关键认知因素,定义了由机动范围和观察范围等7个属性构成的基础态势特征,建立了带有正负样本标注的态势特征数据集;设计了基于卷积神经网络的分类器,以分类概率实现了单个棋子战术机动终点位置的预测。实验结果表明：该模型的预测准确率可达到78.96%,相比其他模型提高至少4.59%。     

一种圆周机动目标的机动中心估计方法

机动目标跟踪是无源探测中的关键问题,文章针对无源探测中飞行器常见的圆周机动轨迹跟踪问题,提出了一种改进的机动中心次优估计方法。通过对三点定圆方法中三点构型对圆心估计误差影响的分析,提出了一种基于对弦进行对称分组、增加交点集合过滤规则和加权平均来提高估计精度的方法,该方法有效地解决了弦中垂线交点法在噪声条件下估计误差大的问题。之后用本方法与机动中心坐标系法相结合对飞机的圆周飞行轨迹进行滤波,仿真结果验证了文中方法的有效性。与传统的弦中垂线相交法及最小二乘法相比,该方法在相同误差条件下,具有更小的计算量。

Abstract：

Maneuver target track is a key issue in passive location,and a suboptimal improved approach to estimate maneuver center was put forward based on circular maneuver track of aircraft. Through trigonometry error analysis in circle decision,a method was proposed by symmetrically sorting chords,adding filter rules for intersection set and weighted average,and this method overcame large estimation errors in traditional perpendicular bisector intersection method （PBIM） when polluted by noise. The suboptimal one and maneuvering-center coordinates approach were used to track circular maneuver of aircraft and the results show effectivity of this method. Comparing with traditional PBIM and least-squares procedure,the suboptimal method has similar error and less computation overhead.     

突防弹与EKV对抗数字仿真系统设计与实现

为更好进行机动突防及拦截仿真研究,设计了一个弹道导弹与大气层外动能拦截器（EKV）攻防对抗的数字仿真系统。在统一的空间与时间中,建立了弹道导弹的飞行状态模型、拦截导引模型、剩余飞行时间估计、脱靶量计算等系统算法模块,并对目标机动突防、比例与最优导引拦截等想定进行数字仿真。结果表明：该系统可在多种对抗环境下检测攻防性能,采用模块化设计便于算法升级或想定变换,为拦截、规避性能评估,攻防对抗策略研究等提供性能测试平台。

Abstract：

To research on missile maneuver and intercepting simulations better, a numerical simulation system for onrushing missile versus intercepting EKV was set up. With the same coordinate system and clock, the ballistic missile flight state model, EKV guidance model, the time-to-go estimation algorithm and miss distance calculation algorithm were all accomplished. At last, the scenarios that target maneuver, interceptor guided by proportional navigation （PN） and by optimal guidance law （OGL） were simulated in the simulation system. It indicates that the system can run well in such scenarios. It is designed by modularization that makes it easy to upgrade algorithm or scenario. The system provides a nice performance test flat roof to the missile maneuver, intercepting and drawing a counterplot.     

Variable structure guidance law for attacking surface maneuver targets

The characteristics of surface maneuver targets are analyzed and a 3-D relative motion model for missiles and targets is established. A variable structure guidance law is designed considering the characteristics of targets. In the guidance law, the distance between missiles and targets as well as the missile-target relative velocity are all substituted by estimation values. The estimation errors, the target＇s velocity, and the maneuver acceleration are all treated as bounded disturbance. The guidance law proposed can be implemented conveniently in engineering with little target information. The performance of the guidance system is analyzed theoretically and the numerical simulation result shows the effectiveness of the guidance law.     

Sliding-mode-control based robust guidance algorithm using only line-of-sight rate measurement

Robust guidance algorithm using only line-of-sight rate measurement is proposed for the interceptor with passive seeker. The initial relative distance, initial closing velocity and their error boundaries are employed to obtain their estimations according to the interceptor-target relative kinematics. A robust guidance law based on sliding mode control is formulated, in which the boundary of target maneuver is needed and the chattering phenomenon inevitably exists. In order to address the defects above, an estimation to the boundary of the target acceleration is proposed to improve the robust guidance law and the Lyapunov stability analysis is included. The main feature of the robust guidance algorithm is that it reduces the influence of the relative distance, the closing velocity and the target maneuver on the interception and enhances the effect of line-of-sight rate. With two worst conditions of initial measured distance and initial measured closing velocity, performances of the proposed guidance laws are verified via numerical simulations against different target maneuvers.     

集中式组网雷达的假目标欺骗干扰优化方法

针对组网雷达系统综合抗干扰能力强的问题,在集中式融合结构组网雷达背景下提出了一种假目标欺骗干扰优化方法。首先,建立了组网雷达跟踪目标的状态和量测模型,以及假目标距离和速度欺骗干扰模型,进而建立了量测偏差模型。然后,在此基础上,分别研究了单次和持续假目标欺骗干扰对组网雷达融合中心的卡尔曼滤波状态估计误差的影响。最后,通过分析假目标欺骗干扰的约束条件,提出了假目标欺骗干扰目标函数最优化的问题,并基于模拟退火算法进行了求解。仿真结果验证了假目标欺骗干扰引起的状态估计误差的表达式,以及本文方法的有效性。     

基于辅助信标的无人机协同目标跟踪

针对无人机姿态角误差与观测误差影响目标定位精度问题, 构建基于辅助信标的无人机协同目标跟踪模型, 提高了对目标的定位精度。提出基于辅助信标的姿态校正方法, 利用辅助信标的精确位置实时校正无人机的姿态角, 减小姿态角误差对定位精度的影响。根据双无人机的最优观测构型, 设计双无人机协同控制律, 得到无人机观测的优化轨迹, 以提高无人机对目标的观测质量, 最后采用容积卡尔曼滤波算法得到目标的状态估计。仿真结果表明该算法能有效减小无人机姿态角误差和观测误差对目标定位的影响, 提高目标跟踪精度, 具有一定的工程应用价值。     

基于TOA变化率有偏估计的单通道无源定位

针对相对径向加速度较小时,已有的到达时间(time of arrival, TOA)二次变化率定位方法精度低的问题,提出基于TOA变化率的高精度定位方法。为了提高TOA变化率估计精度,提出忽略径向加速度进行有偏估计的方法;基于有偏的TOA变化率,首先采用牛顿迭代方法,获得目标位置的粗估计,再根据粗定位值近似计算定位偏差,对粗定位进行偏差修正,得到目标位置的高精度估计。理论分析了利用有偏估计进行定位带来的随机误差和定位偏差,以及偏差修正后的定位精度。仿真分析表明,在观测站速度和加速度较小时,本文提出的TOA变化率定位方法精度优于TOA二次变化率定位方法,提出的偏差修正方法可有效降低有偏估计带来的定位偏差,定位精度优于无偏TOA变化率定位方法。     

采用本机智能机动策略增大越肩发射截获区

传统认为可通过改善导弹性能增大越肩发射截获区。深入研究越肩发射过程后，发现：目标和本机的运动是相互影响的，本机机动可以影响导弹对目标的截获。故提出可通过改善本机机动，即采用本机智能机动策略得到更大的越肩发射截获区。采用可视化数据挖掘，从过去越肩发射仿真数据中获取知识，通过采用模糊算法用所获取的知识改善本机机动策略，得到本机智能机动策略。在数字仿真中，通过采用这种智能的机动策略，本机的截获区比过去至少增大了122%。除了传统的通过提高导弹性能增大越肩发射截获区外，通过采用本机智能机动策略也能。     

基于加速度信息的导航卫星轨控期间自主定轨方法

为了降低对地面测控站的依赖,提升导航卫星自身的自主运行能力具有重要意义。导航卫星在轨道控制期间,自主定轨误差将会产生重大偏差,为了能够快速恢复星历,提升导航系统的应用效率,针对导航卫星轨控期间的自主轨道确定技术进行了研究。首先,在传统的天文导航的基础上引入了加速度信息,然后根据加速度计测量以及估计误差判断,选择合适的时机在轨控期间对估计误差方差阵进行重置。仿真结果表明,基于加速度信息的自适应导航滤波算法,能够有效降低导航误差收敛时间,同时降低估计误差峰值。