基于抗差平方根容积卡尔曼滤波的惯导姿态空中修正算法

MEMS加速度计和陀螺仪在近程末端战术导弹中已大量使用,受其精度限制,导弹的惯导解算误差不可忽略,对复合制导体制的制导模式空中交班可能存在较大影响。为实现导弹飞行过程中惯导姿态误差的有效修正,提升导弹中末制导交班概率,文中提出一种基于抗差平方根容积卡尔曼滤波的惯导姿态空中修正算法,建立适用近程末端战术导弹的惯导姿态误差空中估计模型,利用地面跟踪雷达对导弹位置的观测信息,结合SRCKF滤波与抗差算法,对惯导姿态误差角进行估计与修正,降低导弹飞行过程中的姿态误差。仿真结果表明,基于抗差SRCKF的惯导姿态空中修正算法可显著降低导弹飞行过程中的姿态解算误差,且能够大幅抑制地面雷达观测粗差对修正效果的影响,验证了算法的有效性和鲁棒性。

基于扩张状态观测器的导弹滑模制导律

针对导弹拦截机动目标的问题,基于扩张状态观测器(ESO,Extended State Observer)设计了一种全新的导弹滑模制导律.考虑拦截时的弹目相对运动关系,通过ESO对目标加速度进行实时的观测和动态补偿,有效地解决了导弹拦截末端所需过载过大的问题,使导弹能够以更小的脱靶量拦截目标.同时在仿真中考虑自动驾驶仪的二阶动态特性,分别以不同的初始航迹角对周期性机动目标和非周期性机动目标进行拦截打击仿真,并与基于有限时间收敛理论提出的滑模制导律对迎击拦截、追击拦截和前向拦截3种方式进行仿真对比,仿真结果表明了基于ESO的滑模制导律在拦截末制导过程中的鲁棒性和优越性.

偏转弹头导弹的动力学建模方法研究

偏转弹头是一种新的导弹操纵方式,动力学建模是对其研究的基础。偏转弹头导弹可以看成由弹头和弹体组成的多体系统,应用多体建模方法Schiehlen法建立系统的动力学模型。首先把弹头和弹体的运动状态用广义坐标表示,弹头的绝对运动由相对运动原理得到,根据牛顿-欧拉动力学方程分别写出弹头和弹体的质心移动方程和绕质心的转动方程,再运用达朗伯原理的理想约束性质消去方程中包含的约束力,同时方程的数目也减少到与系统的自由度数相同,从而得到维数与系统自由度数相同的二阶标量微分方程组。最后仿真验证模型,并分析得到偏转弹头导弹的一些特点,即偏转弹头导弹具有控制效率高,机动过载大,响应速度快等优点,是一种有效的快速响应控制方式。研究表明对于像偏转弹头导弹这类刚体数目少、但自由度数目较多的多体系统,其动力学建模适合使用Schiehlen法。

自适应推广 KALMAN 滤波应用于导弹的被动制导问题

本文介绍一种非线性系统的自适应推广Ｋａｌｍａｎ滤波算法。结合导弹的被动制导问题，我们提出了一种针对非线性观测模型和线性动态模型的自适应推广Ｋａｌｍａｎ滤波器。仿真结果表明，自适应推广Ｋａｌｍａｎ滤波器的性能优于原有的推广Ｋａｌｍａｎ滤波器。

临近空间非弹道式目标HTV-2跟踪滤波与预报问题

近年来各国均开始重视临近空间高超声速飞行器的发展,其中以X-51A和HTV-2高超声速飞行器飞行试验相继成功为代表。本文概述了目前高超声速飞行器跟踪滤波与预报领域存在的难点问题,然后对坐标系进行了定义,并设计了HTV-2(Hypersonic Technology Vehicle-2)质心运动方程及跟踪滤波器,介绍了HTV-2弹道预估原理,最后使用卡尔曼滤波方法进行了仿真计算,并对相关参数的选取进行了分析。仿真结果得出使用卡尔曼滤波算法跟踪滤波效果较好,对工程应用有一定的借鉴意义。

基于小波分解与分形内插相结合的地形数据压缩方法

地形匹配制导中需要使用大量的地形数据，因此有效的地形数据压缩技术是非常重要的。传统的地形数据压缩方法主要采用线性内插的方法，但这对于地形起伏较大的山区地形失真太大，不能满足高精度导航的要求。本文基于小波分解与分形内插相结合的方法，提出了一种新的地形数据压缩方法，它具有压缩比高，保真性好，解码快的特点，特别适合山区地形数据的压缩。

迫弹横向脉冲控制飞行稳定性

为了研究迫弹利用脉冲发动机进行弹道修正而引起的飞行稳定性问题,分析了横向脉冲控制力及控制力矩,建立了有控弹道模型,在一定的假设条件下推导出脉冲作用段迫弹的攻角方程,讨论了脉冲作用段迫弹的飞行稳定性,给出了脉冲冲量大小及距质心作用距离的约束条件.研究表明,正常情况下,横向脉冲控制对迫弹的动稳定条件、追随稳定条件及共振不稳定条件没有影响,但需控制脉冲冲量大小和距质心作用距离,使得扰动引起的攻角增量幅值不超过允许的极限值,保证迫弹在脉冲作用后仍能稳定飞行.

基于交互式多模型算法跟踪临近空间目标

由于目前机动目标模型越来越向模块化、并行计算的方向发展,对目前算法计算效率提出了更高的要求。对于临近空间超声速机动目标一般采用多种机动模型跟踪,单一模型已经很难满足高精度跟踪的需要。因此需要使用基于多种模型进行交叉耦合的交互式多模型(interacting multiple model,IMM)算法,这种算法特点与临近空间目标高速、高机动特性相适应。同时考虑到扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法对强非线性对象滤波效果不好,无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法对于此类问题,可以很好地加以解决。仿真对比试验表明,交互式多模型-无迹卡尔曼滤波(interacting multiple model-unscented Kalman filter,IMM-UKF)算法优于单一模型EKF算法。

基于AGIMM的临近空间机动目标跟踪滤波算法

由于临近空间高超声速目标的机动形式复杂,单一模型很难满足高精度跟踪的需要。因此需要使用基于多种模型进行交叉耦合的交互式多模型算法,这种算法特点与临近空间目标高速、高机动特性相适应。提出了一种自适应网格交互多模型跟踪算法用于临近空间高超声速机动目标的跟踪问题。所提方法能够处理自适应时变模型集合,随时调整当前时刻使用的模型数量,相比于固定结构交互式多模型算法极大减少了计算量,计算效率和跟踪精度更高,数值仿真结果验证了所提算法的有效性。

目标机动时的一种非线性末制导律

本文研究了在空间拦截中导弹的脱靶量，并分析了影响脱靶量的因素。利用非线性精确线性化理论设计了目标机动时的非线性末制导律。

潜射导弹初始误差与制导工具误差分离研究

首先分析了发射初始误差对导弹落点偏差的影响机理,然后利用初始误差在发射惯性系中的传递关系得到了初始误差环境函数矩阵,建立了综合考虑初始误差与制导工具误差的完整误差分离模型,并提出了一种分时间段的误差分离方法。此外还讨论了遥外差信息的选取原则。

舰船目标长波红外图像命中点识别研究

目标要害点即命中点的检测识别是精确制导武器末制导信息处理中的一个关键问题。利用舰船目标长波红外图像的轮廓、形殊点、热源和几何关系等多种信息,对检测识别目标的吃水线中点,舰桥和动力舱这些要害点的可行性和方法进行了研究。

旋转矢量在高动态全姿态飞行器运动方程中的应用

基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同时,相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此,针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器,建立了基于准弹体系的旋转矢量法,提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。

气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性分析

文中针对气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈-反馈控制器结构特点,基于对直接力喷流装置放大因子与攻角的对应关系和直接力寄生回路的耦合机理的分析,研究了气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性问题,给出了采用气动力/直接力复合控制导弹自动驾仪的稳定域。

大长径比卷弧尾翼火箭弹气动特性数值研究

采用CFD方法对大长径比卷弧尾翼火箭弹流场进行了模拟,对比风洞实验数据,验证了数值方法可靠性。对比单个弹体和翼身组合体的气动特性,得到了卷弧尾翼对全弹气动特性的影响。利用正交设计方法,建立以卷弧尾翼6个几何参数为因素的正交数值实验表,得到卷弧尾翼几何参数对各个气动系数的影响。分析零安装角卷弧尾翼在超音速下零度攻角时流场,指出翼面压力分布差异,得到自诱导滚转力矩产生机理,同时分别指出超音速时其随攻角、曲率半径、展弦比和马赫数的变化趋势。

BTT 导弹的 H_∞/加权混合灵敏度自动驾驶仪设计方法

本文用Ｈ∞／加权混合灵敏度方法设计某型地对空ＢＴＴ导弹的鲁棒自动驾驶仪。结果表明：基于标准弹道上某特征点的一个确定数学模型设计的Ｈ∞／加权混合灵敏度自动驾驶仪，可控制ＢＴＴ导弹沿标准弹道的全弹道稳定、准确地飞行，且能适应目标在一定飞行空域内的变化。

精确制导武器发展及其关键技术

现代战争中,精确制导武器发挥着越来越关键的作用,这引起了世界各国的高度重视。在介绍精确制导武器发展历史的基础上,分析了当前影响精确制导武器发展的关键技术,预测了精确制导武器未来的发展趋势。

临近空间非弹道式目标跟踪修正变结构滤波

以X-51A和HTV-2为代表的临近空间高超声速飞行器采用非弹道式机动飞行方式,飞行速度快而且其加速度不规则,难以精确估计其运动状态。针对临近空间目标4种典型的非弹道式机动模式,设计了一种修正变结构交互式多模型(modified variable structure interacting multiple model,MVSIMM)算法。该算法采用当前统计模型作为中心模型,左右两边采用匀速转弯模型,相比传统变结构多模型算法,提高了模型切换速度,实现更加实时,可以更高精度跟踪临近空间目标飞行器。仿真结果表明,针对4种非弹道式机动模式,修正变结构交互式多模型算法效果优于固定结构多模型滤波方法。

基于抖动信号的天线罩误差斜率估计

研究了一种雷达导引头天线罩误差斜率的在线估计方法,建立了"基于抖动信号的天线罩误差估计"模型,通过在制导回路的加速度指令中添加一个低幅值高频率的抖动信号,利用所测量的弹目视线角和弹体姿态角,经带通滤波器提取,从而估计出天线罩误差斜率。通过频谱分析,揭示了该方法的本质。在此基础上将估计出的天线罩误差斜率用于补偿天线罩引起的视线偏差。最后通过simulink仿真验证了该方法的可行性和有效性。

MEMS技术发展现状及未来发展趋势

MEMS技术作为一门多学科高度交叉的前沿学科领域,在近些年来得到迅速发展,在航空、航天、生物技术等领域都有广泛的应用。该技术可实现优质高产低耗,大大提高系统的可靠性和智能化功能,已经成为电子领域活跃的发展方向之一。论述了MEMS微系统技术的重要性,从微感知与微控制、微流动控制、微惯性测量装置、微型飞行器、可穿戴和可植入式装备、纳机电谐振器、扫描隧道显微镜等七大方面分别论述MEMS微系统技术发展现状,并对该技术进行了展望,以期对未来发展并应用该技术具有借鉴意义。