制导杀爆弹毁伤效能评估的应用研究

基于真实目标等效结构研究制导杀爆弹毁伤效能评估的应用.针对红外成像和GPS两种制导模式,分析末端弹道特征对于确定弹药研究毁伤效能与引信炸高、制导精度之间的联系.通过分析结果可见,采用红外成像制导模式,炸点随着炸高的提高离瞄准点的距离逐渐变远,破片群难以命中目标;采用GPS制导模式,炸点可通过弹载计算机计算调整炸点于目标上方,破片群向下可命中目标,对目标的毁伤效果较好;所以,弹药的毁伤效能除了与战斗部、引信有关,还与导引头的制导模式相关.通过仿真分析,制导模式对战斗部动爆威力场影响不大,因此在战斗部研制过程中可不考虑弹药的制导模式,而只采用动爆条件下的毁伤幅员对战斗部的毁伤效能进行考核,以优选出最佳战斗部结构和炸高.      

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。     

基于GIF技术的三维交会延时控制起爆模型

 基于制导引信一体化技术原理,研究弹目三维交会情形下的战斗部延时控制起爆模型。通过对制导引信一体化技术特点的分析,利用数学方法详细推导了在导引头提供不同弹目交会信息下的剩余飞行时间和延时起爆时间估算算法。研究表明,在战斗部的破片初速及衰减系数一定的情形下,延时起爆时间可以通过弹目距离R、极角θ、方位角ø、极角速度θ、方位角速度ø方便给出。     

图像实时匹配算法的研究

在图像制导末段应用图像相关匹配技术,可以起到稳定瞄准点的作用.用软件实现实时相关匹配具有灵活、可靠的特点.可根据目标及背景的不同置入不同的相关参数,以达到最佳的匹配性能.本文利用1K参考图像,4K搜索图像,通过采取优化搜索路径等措施,用TMS320C25高速处理芯片实现了SSDA算法,在40ms内能完成一幅4K多灰度图像的搜索,并给出位置误差。     

基于直方图均衡的导弹目标图像增强方法对比研究

针对雾霾、夜色等不利天气条件下,电视制导导弹获取的目标图像存在噪声大、对比度低、颜色失真、重要特征不明显等问题,采用直方图均衡化方法对导弹目标图像进行增强处理,分别使用常规直方图均衡化算法、局部直方图均衡化算法和对比度受限自适应直方图均衡化算法完成了导弹目标的图像增强。仿真结果显示,对比度受限自适应直方图均衡化算法在处理灰度图像方面效果良好,不仅能够增强图像对比度,同时保护图像中的一些细节,还能快速地完成对图像的处理,适用于导弹目标图像增强工作。     

破片式战斗部对预警机毁伤评估研究

建立了一种考虑任务系统易损性模型和近炸引信探测起爆过程的毁伤效果分析方法,用于破片式战斗部对预警机的毁伤评估. 根据预警机任务系统特点构建了毁伤树模型;基于扫描线法计算引信探测位置,在相对速度坐标系下,考虑目标外形计算最佳起爆位置,并采用蒙特卡洛方法计算毁伤概率,分析了交会条件、起爆延迟、制导精度和瞄准中心对毁伤概率的影响. 结果表明:自适应延迟起爆能大幅提高毁伤概率,并减小交会条件的影响,且制导精度越高,交会条件影响越小;采用自适应延迟起爆时,毁伤概率主要受暴露面积和瞄准中心影响,以几何中心为瞄准中心的毁伤概率较高.      

导弹积分反步制导控制一体化设计

制导控制一体化设计响应快、时延小,能充分考虑制导与控制间的耦合关系,但具有对象模型阶数高、鲁棒性差等特点.借用PI控制思想,将积分控制引入反步控制,设计基于积分反步方法的制导控制一体化算法,增强系统的抗干扰能力,实现对零视线角速率指令的高精度跟踪;通过构造高阶滑模微分器,观测反步控制中所需的视线角高阶微分信息,同时保证观测值对于真值的收敛速度和精度;设计基于浸入与不变的估计器估计目标机动信息,消除目标机动在拦截目标时对脱靶量的影响.仿真结果表明所设计的制导控制一体化算法可以实现导弹对目标的碰撞拦截,抑制目标机动带来的不利干扰,提高系统的鲁棒性.      

可回收火箭动力着陆段在线制导算法

针对火箭垂直回收精确着陆问题,该文研究了基于凸优化的在线制导算法,提出了一种制导、导航与控制一体化闭环数值仿真方法.通过无损凸化和逐次凸化方法,将火箭回收段制导问题转化为二阶锥优化问题,并结合内点法将该特定问题进行定制求解.研究了在随机大气扰动、发动机节流特性、导航系统随机偏差以及系统整体时延等多重不确定因素作用下算法...     

基于轨迹线性化的鲁棒制导控制一体化设计

针对无人作战飞机末端攻击制导控制一体化设计问题进行研究。建立一体化制导与控制系统模型,在此基础上采用轨迹线性化控制方法设计一体化控制律,为处理系统中存在的气动参数摄动、测量误差干扰和目标机动等大量不确定性,采用非线性干扰观测器技术对不确定性进行估计并加以补偿,并基于Lyapunov原理证明所设计方法的稳定性。仿真结果表明:所设计的制导控制一体化方法有效地提高控制精度,并保证良好的鲁棒性。     

基于B平面参数的行星际小推力轨道制导策略

针对行星际小推力转移轨道制导问题,提出了一种基于目标B平面参数的预测制导方法. 在对推力控制量进行分段参数化基础上,采用序列二次规划算法获得标称转移轨道;然后将分段控制函数系数作为制导参数,以B平面参数为目标约束,通过线性化处理建立目标B平面参数与离散制导参数间的映射关系. 基于微分校正思想,采用分段逐次修正策略实现了制导参数的修正. 以火星探测任务为例,基于蒙特卡洛仿真对本文方法进行了数值验证,结果表明:相比轨道参数方法,利用B平面参数方法的轨道修正次数更少,且制导精度高.      

基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法

针对未知环境下侦察机器人的自主导航问题,提出了一种基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法.首先利用二进制鲁棒独立元素特征(BRIEF)提取方法来检测和描述待跟踪视觉目标的局部不变特征点,在快速的特征匹配计算基础上提出由粗到精的目标定位两步法实现机器人导航过程中视觉目标的实时准确跟踪.其次对基于视觉目标跟踪的自主导航任务进行行为分解和实现,在行为中集成视觉目标跟踪算法.最后利用基于宏行为的机器人事务执行机制实现移向视觉目标的自主导航控制.实验结果表明,提出的方法能够使侦察机器人实时准确地跟踪视觉引导目标,在复杂障碍物环境下可靠地完成移向目标的自主导航任务.     

前视红外末制导Nprod目标识别算法适应性研究

描述了前视红外末制导景象匹配中归一化积相关(Nprod)目标识别算法的基本原理。由实际拍摄的典型目标前视红外图像匹配结果得出:当目标所占面积越大、与背景灰度反差越大、边缘越清晰,Nprod算法匹配效果越好;在目标与背景的灰度分布集中或者目标较远的情况下,匹配效果不甚理想。给出了Nprod目标识别算法的基准图预处理方法,对远距离情况下建筑物目标的匹配进行了匹配方法研究,实验表明具有较好的匹配效果。     

导弹俯仰通道带有落角约束的制导与控制一体化设计

对导弹带有落角约束的制导与控制一体化进行了研究.首先建立了俯仰通道的制导控制一体化状态模型.然后利用特征结构配置方法,设计了制导与控制一体化状态反馈控制律.所设计的控制器一方面保证导弹打击精度,另一方面保证导弹进行垂直打击.最后,进行了导弹非线性数值仿真,验证了所提的制导控制一体化策略的有效性,从仿真结果上看,垂直打击精度是很高的.     

基于威胁规避的战斗机网络瞄准攻击引导轨迹优化

针对网络瞄准攻击对战斗机精确引导的需求,研究威胁规避下的战斗机攻击引导轨迹优化问题。以战斗机过载为控制量建立引导状态模型;以目标威胁建立引导路径约束模型;以导弹发射瞄准条件为终端约束;以引导的快速性和控制经济性为性能指标,将轨迹优化建模为具有非线性边界约束、状态约束和路径约束的最优控制问题,并采用高斯伪谱法将其转化为非线性规划问题进行求解,为了保证算法的实时性,采用滚动时域策略进行在线滚动优化。仿真结果表明:所提出的方法能在有效规避目标威胁下达成导弹攻击的瞄准条件，基于RHC策略的优化单次计算时间小于1 s,算法实时性能满足战斗机的引导需求。     

一种适用于图像制导导弹的制导律

目的　为便于目标识别和捕获,并避免碰框,研究在低巡航速度的条件下,减小图像导引头的需用框架角; 方法　将框架角信号和视线角速度信号进行综合,形成一种积分比例导引规律; 将其仿真结果与三点法、比例导引法进行比较; 结果　这种方法的需用框架角明显小于三点法和比例导引; 结论　该方法允许导弹以较低巡航速度飞行而不碰框,适用于各种图像制导导弹;     

基于威胁规避的战斗机网络瞄准攻击引导轨迹优化

针对网络瞄准攻击对战斗机精确引导的需求,研究威胁规避下的战斗机攻击引导轨迹优化问题。以战斗机过载为控制量建立引导状态模型;以目标威胁建立引导路径约束模型;以导弹发射瞄准条件为终端约束;以引导的快速性和控制经济性为性能指标,将轨迹优化建模为具有非线性边界约束、状态约束和路径约束的最优控制问题,并采用高斯伪谱法将其转化为非线性规划问题进行求解,为了保证算法的实时性,采用滚动时域策略进行在线滚动优化。仿真结果表明:所提出的方法能在有效规避目标威胁下达成导弹攻击的瞄准条件,基于RHC策略的优化单次计算时间小于1s,算法实时性能满足战斗机的引导需求。     

BTT控制回路匹配性对制导脱靶量影响研究

针对BTT导弹俯仰及滚转通道驾驶仪不同速度匹配关系对制导回路脱靶量的影响问题,以BTT-90逻辑及比例导引律为基础,通过对控制回路的合理简化及对BTT指令转换和运动学关系的非线性建模,构建了体现BTT控制特性的比例导引制导原理模型. 以初始速度指向偏差及目标常值机动分别表征对静止及运动目标攻击条件,分析了在不同末导时间下俯仰-滚转通道快速性及其匹配关系对制导脱靶量的影响. 分析结果表明,BTT用于末制导时,俯仰与滚转驾驶仪之间相对更慢的回路决定了整个控制系统等效响应速度;制导回路脱靶量收敛至0的必要条件是末导时间大于10倍控制系统动力学时间常数;提高滚转回路响应速度并使之快于俯仰回路,是保证制导脱靶量的关键;在相同可用加速度和俯仰回路响应速度条件下,仅当滚转通道速度为俯仰的5倍时,BTT制导脱靶量才接近于STT.      

基于一致性随机采样的图像特征匹配鲁棒确认

误匹配点的存在影响了计算图像问变换关系的准确性,从而导致较差的图像匹配效果.通过随机采样一致性算法,提出了一种剔除错误匹配,精确确认图像匹配特征,从而计算图像间几何变换矩阵的鲁棒方法.该方法首先基于特征向量相似性准则,得到初始匹配点对,再利用特征点周围的灰度信息进行权值计算,在用随机采样一致性算法拟合几何变换矩阵的迭代过程中,得到使目标函数最小的匹配关系以筛选由噪声等引起的误匹配点对,从而精确计算图像间的几何变换关系矩阵,实现图像的精确配准.实验结果表明,该算法具有良好的噪声鲁棒性,得到了理想的图像配准效果.