反弹道导弹动能拦截器的新型最优制导律

针对大气层外动能拦截器拦截弹道导弹的末制导过程 ,提出了一种新型最优制导律。由于采用了一种新的剩余时间计算方法 ,这种最优制导律产生的加速度指令可以通过拦截弹的轨控系统 (弹体纵轴方向无控 )实现。最后 ,采用新型最优制导律和传统比例导引律分别进行了拦截过程的计算机数值仿真 ,仿真结果表明了这种新型最优制导律的有效性。     

大气层高空具有侧窗的动能拦截器的数字仿真

以在大气层高空作战的动能拦截器为物理背景，研究了其侧窗定向的基本原理，采用相平面开关曲线设计了姿态控制规律，并进行了拦截过程的六自由度数字仿真。仿真结果表明，以侧窗定向作为跟踪基准进行姿态控制，能够较好地完成目标探测和直接碰撞拦截的任务。仿真结果还验证了在此空域内用开关曲线进行姿态控制以及仅依靠直接侧力实现精确导引的有效性。     

基于零控脱靶量的大气层外拦截中制导方法研究

针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略,研究了拦截器制导精度与零控脱靶量预测精度的关系,提出了调节拦截器机动过载大小的实现途径。仿真结果表明,设计的中制导律精度高、可靠性好、形式简单,在脱靶量计算得足够精确时,中制导结束后的零控脱靶量可控制在百米量级内,为拦截器以动能碰撞方式拦截目标创造了优良的末制导条件。     

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。     

基于视线角信息的被动跟踪问题研究与仿真

针对大气层外拦截器使用红外导引头对目标进行被动跟踪的问题,在修正球坐标系下建立了仅有视线角测量信息的非线性滤波方程组,根据轨控发动机的工作状态分阶段设计了拦截器的导引规律,兼顾制导精度与滤波系统的可观测性要求,结合无迹卡尔曼滤波算法估计精度高和易于计算的特点实现了对目标的跟踪与制导信息的估计.以动能拦截器拦截处于自由段飞行的弹道导弹弹头为背景构造了计算机仿真试验,试验结果表明算法的跟踪效果和稳定性较好,拦截精度较高.     

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。     

寻的导弹的最大信息轨迹

目前的寻的导弹制导和控制问题的研究是以估算和控制可以分开,即滤波器和制导律可以分别设计的假设为基础的。但由于和导弹问题有关的动力学或测量是非线性的,因而这种分开的设计方法是不能实现的,故制导律的设计应考虑到滤波器的性能。在本研究中,一种使滤波器能观测性达到最大的倾斜转弯式导弹的拦截轨迹始终是仅对角度的测量值确定的。我们把性能指标选择为能观测性矩阵的迹。假定目标是等速直线运动,且把导弹看成一个质点。在与尾追状态相对应的发射几何关系中,导弹的最佳轨迹在与垂直平面夹角约为45°的平面内摆动。     

一种对噪声干扰鲁棒的模糊末制导律设计与仿真

提出一种对测量噪声干扰鲁棒的模糊末制导律。进行模糊末制导律设计时,在分析导弹和来袭目标运动特性的基础上,根据最优制导律设计专家经验和测量噪声的干扰特性建立模糊规则。数字仿真结果表明所提出的末制导方法与传统比例导引方法比较,在测量噪声干扰和测量数据不精确的情况下,具有弹道更平直、拦截时间更短,对噪声干扰鲁棒的优点。模糊末制导律算法简单可行易于实时实现。     

逆轨拦截战术弹道导弹的分析

建立了拦截战术弹道导弹的攻防仿真模型,应用最优控制理论导出二次型性能指标下的最优（逆轨拦截）制导律,数字仿真证明该制导律能满足逆轨拦截弹道导弹的要求,逆轨拦截轨道具有“Ｓ”形弹道特性。还计算了拦截弹的可用发射区,分析了反导阵地的部署和火力组网等问题。     

HOE在第二次试验中又未拦截到目标

5月28日美陆军对大气层外非核弹道导弹防御系统的实验性顶层寻的试验(HOE)拦截器作了第二次飞行试验。携带目标导弹的民兵Ⅰ助推器从加州范登堡空军基地发射,而HOE拦截器从4,200英里以外的太平洋上的夸贾林岛发射。按计划,应在夸贾林岛和威克岛之间夸贾林岛北面300,000英尺高空进行拦截。据陆军报导,拦截器“完成了预定的飞行动作顺序”,但“未实现预定的拦截”,试验结果正在分析中。 HOE拦截器不使用地面雷达,而由远     

不均匀大气结构中的电磁环境仿真研究

采用三维矢量抛物方程方法建立了电磁环境仿真模型,提出了基于旋转波阵面处理不规则地表边界条件的算法,简化了边界处理过程;为了计算脉冲电波传播场,采用傅里叶变换方法用脉冲包络代替单频电波,提出了近似系数求解多频点反复计算的方法;通过Kriging算法对地形高程进行插值,分析了脉冲电波在不均匀大气结构中的传播特征;最后通过数值仿真说明了模型的正确性。     

基于HLA的大气环境仿真联邦开发与应用

近年来,作为大气环境的公共代表,大气环境联邦已成为分布式虚拟仿真系统中必不可少的部分之一。基于HLA体系架构,首先从应用和技术角度对大气环境联邦进行了功能设计和需求分析,然后针对仿真想定生成、大气环境建模、大气环境数据存取与可视化等关键技术问题进行了深入研究,并给出了可行的技术解决方案。最后,开发完成了大气环境联邦原型系统,并给出了两个典型应用实例。仿真应用结果表明:所提出的关键技术解决方案切实可行,初步构建的大气环境联邦可靠、高效,为未来大气环境联邦的工程实现打下了良好的基础。     

低空突防中战场模拟仿真平台研究

为了模拟低空突防中飞行器面临的武器威胁、地形环境和大气环境等情况,需要建立一套完整的战场模拟仿真平台。在仿真平台结构分析的基础上,研究了低空条件下的威胁模型和环境模型,其中,着重描述了武器威胁各因素的自身特性,讨论了几种威胁形式的计算方法,提出利用地形组合、地形拼接的方法来处理地形数据以形成需要的战场地形,还考虑了大气环境对低空飞行的影响,最后结合实例说明生成的虚拟战场数据可以作为背景数据提供给低空突防航迹规划和导航、控制。     

基于地面反射特性的微光视景生成技术研究

研究了光照条件、气象条件和ICCD相机特性等因素对微光成像的影响,建立了微光视景生成的数学模型,包括:地面反射特性模型、大气传输模型、ICCD相机特性模型和噪声模型,针对地面光谱反射特性对微光图像对比度的影响,提出了基于地面反射特性的微光图像仿真方案,并在此基础上研制了一个完整的蕴含LOWTRAN7计算内核和ICCD后段仿真的微光视景生成系统。仿真实验结果说明了该方案的有效性。     

自然场景的高真实感雾天退化图像仿真

自然场景的天气图像仿真是图形图像和计算机仿真领域中的一个重要的研究课题。首先,以自然场景的雾天图像仿真作为研究对象,深入探讨了天气导致图像退化的物理机制,提出了一种基于成像设备特性的大气点扩散函数。其次,由于场景深度是大气点扩散函数中的一个重要参数,将基于单幅图像的场景深度重建算法应用于此项研究中最后,提出了雾天图像合成的后处理算法,实现了高真实感的自然场景雾天图像仿真。仿真实验的结果证明了本算法的有效性。     

海洋大气环境数据表示和存储模型

分析了海洋大气环境的数据特征,以及在实时仿真中面临的多分辨率和海量数据实时调度两个核心难题。提出了一种分离式表示模型用来解决多分辨率表示问题,并基于BerkeleyDB的持久化和缓存技术,设计了一种可行的海量复杂海洋大气环境数据的存储方法及数据在内存和磁盘之间的实时调度策略。仿真实例验证上述方案为一种有效解决方法。

Abstract：

The data feature of ocean and atmosphere environmental （OAE） and multi-resolution and real time displacement problem countered by real-time simulation applications. Secondly, a separated representation model is proposed to solve multi-resolution problem were analyzed. Then, the storage of OAE data and its real time displacing between memory and disk was solved based on Berkeley DB’s persistence and cache method. Finally, above solutions were verified by some experiment data through practical simulation cases.     

大气折射对高分辨率机载SAR性能的影响分析

对于高分辨率机载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）系统,在电波传播的对流层中由于大气介质的折射率随高度变化,所产生的相位误差将影响其成像性能。分析了对流层大气折射率的变化,采用Hopfield折射率模型,给出雷达与地面目标之间视在距离的计算方法,对大气折射率变化影响高分辨率机载SAR性能的机理进行分析,利用数值计算的方法,给出X波段和Ku波段SAR在不同分辨率下的最大作用距离,并仿真了大气折射影响SAR图像聚焦的实际效果。     

基于排队模型的联锁逻辑仿真模型研究

基于构件的仿真与建模方法来源于面向对象,该方法采用层次化、模块化、标准化的思想来分析系统.与面向对象的方法相比,基于构件的仿真与建模分析的粒度较大,可重用性更好.根据联锁系统的特点,针对联锁系统中联锁逻辑的实时仿真与建模问题,提出一种基于面向对象和构件的仿真与建模方法,并设计了基于离散时间队列的仿真算法,建立了一个联锁逻辑仿真的基本模型并给出了实现的方法.     

稀薄大气层内轻诱饵速度识别法

随着地基相控阵雷达测速精度的大幅度提高,针对稀薄大气对轻诱饵有明显的减速作用,提出了一种新的目标识别方法——稀薄大气层内轻诱饵速度识别法,并对其识别原理、识别判决准则进行了详细阐述和分析,该方法通过雷达高精度多普勒测速及轨迹估计信息,获取轻诱饵气动减速特性进行识别,避开了质阻比参数估计中动态收敛过程。最后通过典型算例的计算机仿真计算,验证了该方法的有效性。     

基于可接受性标准的复杂产品仿真系统在线评估框架

针对当前复杂仿真系统评估的滞后性问题,提出了基于可接受性标准(Acceptability Criteria,AC)的仿真在线评估方法。通过定性和定量AC到指标的映射模型来建立评估指标体系;引入指标集和评估函数,提出了仿真评估流程有限自动机七元组模型,给出仿真流程到评估自动机的映射关系和基于数据驱动的状态转移机制,实现评估过程自动化执行过程;基于上述成果设计了在线评估工具,通过案例验证了在线评估方法的有效性,表明该方法能够有效解决仿真系统评估滞后性问题。