关于高空防空导弹制导设计的综合考虑

本文介绍一种高空雷达导引防空导弹的实用设计考虑。讨论了影响脱靶距离的三种主要因素——雷达信号反射、雷达导引头组合不完善和导弹响应限制。在高空,闪烁是雷达信号中的主要干扰。此外,导引头组合不完善,如框架稳定不理想、天线罩折射率和导引头陀螺对加速度的敏感度都引起稳定性和脱靶距离问题。制导系统设计人员必须解决这些问题。 最后,由于加速度能力下降、响应时间延长以及控制舵面速率饱和,导弹对制导指令的响应也受到限制。文中讨论了脱靶距离对每一种因素的敏感度,另外,也论述了与组合不完善引起的多余反馈通道有关的稳定性问题。介绍了几个数字实例,它们说明:在构成系统时,如果要在高空满足性能目标,那么在初步设计中考虑实际硬件的不完善是很重要的。本文提供了对实际问题的一个透视,在理论研究中常常把这些问题看成是第二位的,但是实际上它们可能是决定制导和控制设计参数的主导因素。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

两回路/三回路驾驶仪对闪烁背景下

针对闪烁噪声成为雷达末制导段主要随机误差之一,从控制系统设计的角度研究了闪烁背景下制导精度改进问题。建立了闪烁噪声作用下的制导控制模型,模型中引入了平台导引头动力学,研究了闪烁噪声对制导指令的影响;将控制系统设计指标选择为时域/频域混合的设计指标,选用开环穿越频率约束下极点配置方法完成了两回路/三回路过载驾驶仪的设计,研究了不同控制系统设计指标下的比例导引末制导脱靶量。研究表明,比例导引制导系统采用经典两回路过载驾驶仪时,通过适当增大开环穿越频率、适度减小系统阻尼,可以减小闪烁噪声造成的脱靶量;而当采用经典三回路过载驾驶仪时,则可以通过适当增大开环穿越频率、适当减小二阶阻尼或者增大一阶环节时间常数的方法来减小闪烁噪声下的脱靶量。     

捷变频雷达目标信号的射频仿真

介绍了一种用于非相参捷变频体制导弹末制导雷达目标信号射频仿真的模拟器。该模拟器应用于导弹制导系统半实物仿真实验 ,采用测频引导方式产生目标源信号 ,利用天线阵列模拟目标的角位置。针对末制导雷达工作在捷变频状态时对目标阵列精位控制的影响 ,通过硬件查表措施对目标位置误差进行实时修正。配合实物末制导雷达进行仿真实验的结果表明 ,该模拟器在目标阵列视场角不大的条件下能很好地工作 ,并且具有很高的精度     

关于寻的导弹的脱靶距离动力学

在防空导弹的整个设计过程中,首先要确定威胁目标,所要防御区域的大小以及防空武器的杀伤效能。这些参数通常用来规定制导系统所能达到的系统脱靶距离.本文是研究脱靶距离和一般的雷达制导系统参数之间的关系。这种关系可以用图表和公式表示。它们通常能够用来综合某些主要分系统的技术要求。文中给出的设计例子说明了这些曲线和公式在系统综合中的应用。     

雷达制导系统噪声对制导精度的影响

采用伴随法得到系统伴随模型,然后使用时间尺度变换法和传递函数变换法对伴随模型无量纲化,分析得到角噪声和目标闪烁是影响雷达制导系统制导精度的重要因素,它们产生的脱靶量不随末导时间的增大而减小趋于零。通过研究脱靶量均方根值相对目标闪烁均方根值的比值,表明制导精度与闪烁频率密切相关。研究结果对型号研制的早期阶段有重要意义。     

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。     

天线罩和导引头隔离度对制导系统影响研究

针对相控阵雷达导引头的隔离度寄生回路问题,分析了天线罩和导引头隔离度产生的原因,建立了考虑天线罩和导引头隔离度的制导系统动力学模型,基于线性时不变系统稳定性判据和无量纲化法研究了天线罩和导引头隔离度共同作用对制导系统稳定工作域的影响。利用无量纲伴随函数法研究了天线罩误差斜率和导引头隔离度不同叠加情况对脱靶量收敛的影响。研究表明,单一研究天线罩或导引头隔离度所得结论对导弹制导系统设计缺乏实际指导意义,制导系统稳定工作区域受到天线罩和导引头隔离度共同作用的影响,二者的叠加情况不同,对制导系统的稳定工作区域和脱靶量收敛的影响不同。正反馈叠加将严重影响脱靶量收敛和制导系统稳定性,应尽量避免。     

基于HLA的多模复合制导仿真系统的研究与实现

根据多模复合制导系统的特点以及高层体系结构（HLA）的原理,提出了一种基于HLA,面向多模复合制导的主动、被动和红外导引头的多模复合制导新方法,分析和建立了多模复合制导系统的主要数学模型,详细的论述了主动雷达和被动雷达的建模过程,也给出了红外导引头的建模方法,并且针对该导弹攻击海面目标的整个过程进行了仿真分析,从仿真结果可以充分的看出所建立的仿真系统是有效的,该系统可以为多模复合制导导弹作战效能的分析与评估提供有效的平台和依据。     

关于气动力控制寻的导弹雷达天线罩引起的脱靶距离

本文介绍了关于气动力控制寻的导弹雷达天线罩引起的脱靶距离的分析。文中对导弹制导系统的稳定性作了分析并研究了稳定性与脱靶距离的关系,还阐述了脱靶距离的无量纲曲线与一些重要参数,从而证明有可能在天线罩设计与气动力设计之间进行一些折中。为保证气动力设计与天线罩设计之间的适当平衡和保证系统能在实际碰到的参数允许范围内工作,在初步设计中这些折中是非常重要的。     

雷达导引头指向误差对导弹制导的影响与对策

受相控阵天线指向误差和天线罩瞄准误差的共同影响,相控阵雷达导引头存在较严重的指向误差.当指向误差斜率超出一定范围时会造成导弹制导系统出现寄生回路振荡问题,影响系统的稳定性和制导精度,在高空尤为明显.对此,本文通过构建相控阵雷达导引头制导系统模型,分析了导引头指向误差斜率对导弹制导的影响以及产生寄生回路振荡的机理;为消除...     

平台导引头隔离度对制导系统Lyapunov稳定性的影响

为了研究平台导引头隔离度对制导系统稳定性的影响,建立了不同制导信号提取点和不同干扰力矩引起的隔离度传递函数模型及制导系统模型,采用分析时变系统Lyapunov稳定性的无源性方法分析了制导系统的一致渐进稳定条件,基于制导系统稳定条件提出了隔离度幅值指标计算方法。研究表明,从角速率陀螺处提取制导信号时制导系统满足一致渐进稳定性对末导时间及隔离度幅值指标的约束比从稳定回路指令处提取时严格,弹簧力矩引起的隔离度幅值指标较阻尼力矩严苛,导引头测试时应密切关注从角速率陀螺处提取制导信号及弹簧力矩引起的隔离度幅值。     

末制导雷达目标捕捉概率的仿真研究

应用Nrad修正的海面回波反射强度GIT模型和瑞利海杂波背景中的目标检测概率计算模型,给出末制导雷达目标检测概率与海浪级数、风向角以及目标RCS之间的变化关系曲线;确定了STC电路输出控制电压与海杂波干扰功率的"匹配参数"。通过蒙特卡洛法得到不同导弹自控终点散布误差和不同末制导雷达搜索选择区范围条件下的目标覆盖概率与导引头自导作用距离和箔条弹布放距离之间的变化关系曲线。通过某末制导雷达抗干扰性能仿真系统得到目标捕捉概率与自导作用距离之间的关系曲线,并就提高干扰背景中末制导雷达目标捕捉概率提出几点想法。     

导弹协同作战编队飞行控制系统研究

提出了具有3个回路的导弹协同作战编队飞行控制系统,分别对3个回路进行设计分析,并重点分析导弹的四维制导控制外回路和编队控制回路。面向具有过载自动驾驶仪内回路的增广飞控系统,设计了基于总能量控制理论的高度/速度解耦控制器,能够实现导弹制导控制外回路的高度/速度解耦。基于导弹编队队形的位置偏差关系设计了导弹编队控制器,最后综合3个回路构成了导弹编队飞行控制系统。仿真结果表明,各回路以及导弹编队控制系统具有很好的控制性能,能够快速、稳定地完成导弹编队的队形调整动作,进而实现任务规划系统对导弹编队提出的作战任务。     

未来巡航导弹的发展趋势

近年来 ,欧美等军事大国为了解决巡航导弹飞行时间长 ,易被拦截的致命弱点 ,不惜投入重金开发和研究大于 5马赫的高超音速导弹 ,这种导弹到达目标的飞行时间仅为亚音速巡航导弹的 1/ 10 ,因此能以极高的速度和及短的时间攻击运动目标。因高超音速巡航导弹的寻的头构造比亚音速导弹简单 ,因而其成本更为便宜 ,并具有更高的杀伤概率。巡航导弹有两个制导系统 :即中段导航系统和末段寻的系统。近程巡航导弹可以仅用惯性和末段制导。远程导弹需要辅助信息用以补偿制导本身的误差。末段制导系统帮助导弹在最后的飞行阶段寻找目标。以上系统可以采…     

由角噪声及目标闪烁引起的比例导引制导误差研究

研究了雷达导引头接收机中的角噪声(热噪声)以及目标闪烁对比例导引制导精度的影响.首先根据实际问题的物理意义建立比例导引制导系统模型.考虑到角噪声的带宽远远大于系统带宽,认为角噪声实质上是白噪声;认为低频目标闪烁近似于白噪声通过一阶惯性环节所得到的有色噪声.仿真结果证明,由角噪声以及目标闪烁引起的制导误差与导引头动力学特性和自动驾驶仪动力学特性密切相关;当制导时间较长时,由角噪声引起的脱靶量基本上与制导时间无关,采用频率捷变技术可以有效地降低目标闪烁对制导误差的影响.     

全捷联导引头寄生回路影响与辨识校正

为研究隔离度寄生回路对全捷联导引头的影响,建立了全捷联制导模型,基于此模型通过无量纲变换获得了无量纲动力学模型,采用劳斯判据和系数冻结法研究了剩余飞行时间、制导参数、刻度尺偏差对制导稳定性的影响,利用伴随函数法研究了刻度尺偏差对脱靶量的影响。基于辨识理论提出了全捷联导引头刻度尺偏差的辨识方法。研究表明,刻度尺偏差会恶化全捷联制导系统稳定性,增加需用末导时间,利用辨识方法可准确辨识出导引头刻度尺偏差予以补偿。研究结论可为全捷联制导设计提供参考和帮助。     

最优控制拦截与微分对策拦截的导弹制导律比较

本文以脱靶量作为优化判据,用最优控制和微分对策论推导空对空导弹制导律。假设目标弹体/自动驾驶仪响应是理想的,导弹具有理想的和一阶的两种响应。就一阶导弹响应而言,在微分对策公式中,目标常造成非零的脱靶量。而对于所有其它考虑到的公式,具有能促成导弹无脱靶的状态。在这些情况中,可用一种辅助性能指标(即控制能量)去指定唯一的控制。本文用两个模拟方案估计制导律:一种是在靠近内发射界发射的导弹,另一种是在靠近外发射界发射的导弹。微分对策制导律比最优控制律对当时目标加速度估算误差不敏感。对于外发射界方案,用理想导弹响应的制导律较好;而对于内发射界方案,用一阶导弹响应的制导律能得到较小的脱靶量。     

弹道导弹的雷达测轨算法

研究了弹道导弹的雷达轨道估计问题。为了解决雷达探测距离远、角度误差大、椭圆轨道计算量大和目标运动轨迹摄动大等恶劣条件下的测轨预报,并且能充分利用雷达测量误差分布的方向性以提高算法的精度和自适应能力,本文提出了机动检测多模型的目标状态估计器的预处理—给定两个时刻目标位置的轨道参数初算—多目标位置状态参数下的最小方差估计的目标轨道最优估计方法。通过对某型号防空导弹的制导控制系统仿真,可以看出该雷达目标测轨算法使其控制系统有很好的中末制导交接条件。