背景辐射对拦截器导引头探测性能的影响分析

在综合考虑背景辐射、光学系统近场辐射、探测器及其后续处理电路和焦平面非均匀性噪声影响的基础上,建立了拦截器导引头红外传感器的探测性能模型。根据文献给定的拦截器导引头参数对模型进行了验证,并利用所建立的模型分析了背景辐射对拦截器探测性能的影响。提出的方法和模型具有通用性,可用于分析背景辐射影响下各种拦截器红外导引头的探测能力。     

平台相控阵导引头寄生回路和制导性能分析

结合雷达相控阵波束控制原理和平台导引头稳定跟踪技术,完成了基于平台角速度前馈解耦的平台相控阵导引头(phased array seeker with platform, PASP)控制系统建模。根据前馈信号提取点的不同,完成了相应的隔离度传函与寄生回路稳定性研究。研究表明,与捷联结构相比,采用平台稳定结构能大大提高相控阵导引头的隔离度水平;采用稳定平台角速率陀螺输出作为相控阵前馈信息能够保证隔离度寄生回路具有较大的稳定域。考虑典型随机干扰,利用伴随法,完成了隔离度寄生回路对制导系统的影响研究。仿真结果表明,采用平台相控阵结构,利用角速率陀螺前馈的导引头方案能够有效抑制隔离度寄生回路对末制导系统的影响,获得较好的制导精度,与寄生回路稳定性分析的结果吻合。     

平台式相控阵导引头视线角速率提取技术研究

针对全捷联相控阵雷达导引头隔离度（disturbance rejection rate, DRR）正反馈失稳风险,提出了一种将相控阵安装在平台框架用于隔离弹体干扰的新思路。通过对相控阵和平台模型进行简化,利用空间角度关系及平台随动特性,构建4种适用于平台式相控阵雷达导引头视线角速率提取的方案,选取不同的〖JP2〗制导信号输出点,分别研究方案的隔离特性及制导信号跟踪能力。研究结果表明,4种方案均能有效规避DRR干扰影响,其中平台随动能提高制导信号的提取精度,雷达测角输出点优于平台角速率陀螺输出点,并具备跟踪高频信号的能力。     

导引头共形相控阵天线新技术

研究了导引头天线新的发展方向-导引头共形相控阵天线。详细讨论了导引头共性相控阵实现的可能性,探讨了导引头共形相控阵天线的分析方法和综合方法,指出在导引头上应用共形相控阵不但能从根本上解决机械扫描天线的局限性,大大提高其扫描速度、扫描范围,而且在隐身、抗电子干扰、远距离目标跟踪、自我防御等方面也具有不可替代的优势。     

空空导弹平台相控阵导引头隔离度特性

为了满足空空导弹在跟踪高速大机动目标时对导引隔离度特性提出的严苛的要求,采取平台式相控阵导引头结构。提出的平台式相控阵导引头采用外框拉杆驱动、内框电机驱动的模型,并在此基础上建立了平台相控阵导引头的跟踪模型、隔离度传递函数模型,通过平台角速度前馈实现角速度解耦。研究了采用不同的前馈角速度提取点时对隔离度特性的不同影响。基于不同的隔离度模型研究了隔离度寄生回路稳定域分析和隔离度度寄生回路对制导系统的影响研究。通过上述研究,获得了平台相控阵导引头结构的数学模型,为后续工作奠定理论基础,验证了平台相控阵导引头结构方案具有与相控阵导引头相同的快速性,并且其隔离度水平为相控阵隔离度与平台隔离度的乘积,能够有效提高空空导弹制导精度。     

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。     

相控阵导引头位标器稳定跟踪控制仿真

研究了相控阵导引头位标器捷联稳定平台的控制问题。相控阵雷达通过嵌入天线阵元的移相器对阵面辐射波前进行控制,实现波束的空间扫描。这种体制的相控阵雷达可解决快速扫描问题,完成对目标的跟踪。在跟踪的同时需要消除由于导弹弹体姿态运动产生的对目标跟踪精度的扰动影响,同时保证稳定平台能够较好地跟踪固定目标或运动目标。对于雷达导引头,为了消除弹体姿态变化对目标测量的影响,采用捷联式稳定平台来实现天线的稳定。基于补充原理,采用了角位置补偿法进行了数字仿真研究。     

毫米波共形相控阵雷达导引头波束形成

针对毫米波圆锥台共形相控阵天线阵列低副瓣波束形成,提出了基于最优非均匀子阵划分及最优子阵激励的低副瓣波束形成方法.该方法利用多目标进化算法,先通过对整个扫描波束空间进行空间采样并形成空间采样点的天线辐射方向图,然后引入两个多目标函数对这些空间采样点的天线辐射方向图进行低副瓣约束,可获得指定扫描空间内任意角度的低副瓣波束形成.通过多目标进化算法优化子阵结构及其激励能够有效抑制辐射方向图副瓣电平.仿真实验证明该方法有效.     

基于波束角误差补偿的相控阵导引头解耦算法

针对相控阵导引头离散波束运动引起视线角速率估计值跳跃波动问题,提出一种对波束角误差进行补偿的视线角速率提取算法。分析了相控阵导引头波束离散扫描原理,建立了波束扫描控制数学模型。推导了波束指向误差斜率引起的隔离度传递函数,分析并说明了波束角误差补偿方法。仿真结果表明,应用波束角误差补偿方法能有效地消除视线角速率提取值的跳跃波动,并验证了所提算法在捷联去耦与视线角速率提取方面的有效性。     

基于自适应环路滤波的相控阵导引头捷联解耦方法

针对相控阵导引头中波束指向受弹体扰动影响的问题,设计了基于环路滤波的捷联解耦方法(strapdown decoupling method based on loop filter, SDMLF)。此方法将补偿后波束指向与初始波束指向的差值送入环路滤波器,利用指向误差滤波值修正补偿后的波束指向,如此构成环路,完成对被扰动波束指向的闭环控制。为提高SDMLF对更多弹体扰动场景的适用性及解耦性能,在SDMLF中增加对环路滤波器中等效环路噪声带宽的自适应计算,得到了基于自适应环路滤波的捷联解耦方法,增加了所设计解耦环路的可靠性。计算机仿真与半实物系统实测结果验证了所提解耦方法的正确性及有效性。     

相控阵雷达探通一体化关键技术研究

随着作战平台高集成度建设、多功能整合发展的需求不断提高, 相控阵雷达的探通一体化技术成为了当下非常热门的研究领域。本文聚焦于探通一体相控阵雷达的工程实现, 采用了一种“时分复用为主, 频分复用和空分复用为辅”的优化机制, 提出了一种基于异步双时间指针的探通同时多任务资源调度算法, 完成了探通一体工作的发射-接收(transmit/receive, T/R)模块前端设计。试验结果表明, 本文提出的工程设计能满足探通一体工作的要求, 为数字相控阵雷达探通一体化发展提供了一种可行的工程实现方法。     

Cued search algorithm with uncertain detection performance for phased array radars

A cued search algorithm with uncertain detection performance is proposed for phased array radars. Firstly, a target search model based on the information gain criterion is presented with known detection performance, and the statistical characteristic of the detection probability is calculated by using the fluctuant model of the target radar cross section （RCS）. Secondly, when the detection probability is completely unknown, its probability density function is modeled with a beta distribution, and its posterior probability distribution with the radar observation is derived based on the Bayesian theory. Finally simulation results show that the cued search algorithm with a known RCS fluctuant model can achieve the best performance, and the algorithm with the detection probability modeled as a beta distribution is better than that with a random selected detection probability because the model parameters can be updated by the radar observation to approach to the real value of the detection probability.     

相控阵雷达资源受限时最优搜索性能研究

多功能相控阵雷达通过对时间和能量资源的合理调度,可同时完成目标搜索、跟踪等多项任务。但对优先级别较低的搜索任务来说,当高优先级任务抢占雷达资源时,将会导致搜索性能下降。分析了影响相控阵雷达搜索性能的主要因素,详细研究了在搜索资源受限条件下,相控阵雷达搜索性能的优化模型,给出了搜索帧周期和探测距离计算的最佳准则和方法。通过仿真实验,分析了优化后相控阵雷达的搜索性能,实验结果验证了该模型的有效性。