红外成像导引头对隐身飞机探测性能提升途径分析

隐身飞机的出现对现有雷达和红外制导空空导弹的目标探测能力都提出了挑战。由于隐身飞机对雷达隐身的效果优于红外,相对而言,红外制导空空导弹具有反隐身的优势。但红外导引头仍需采取一定的措施以提高其对隐身目标的探测识别能力。本文针对红外成像导引头探测隐身目标能力提升需求,首先梳理了隐身飞机的红外辐射特征,之后根据红外成像导引头探测性能的影响因素,提出了采用双色/多波段成像探测、优化系统工作参数设计、提高成像质量和场景自适应性、采用低信杂比目标检测截获等技术以提高系统对隐身飞机的探测识别能力。

反装甲导弹导引头抗干扰能力与关键技术发展

针对反装甲导弹面临的复杂战场环境、多样化作战目标和复杂干扰环境,分析其抗干扰能力和关键技术需求。分析反装甲导弹导引头面临的干扰威胁、抗干扰特点和不足,以科学高效提升反装甲导弹导引头抗干扰能力为目标,给出相关措施与建议。结果表明,该分析可为提升反装甲导引头抗干扰能力提供参考。

导引头稳定平台离散时间预设性能控制

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收敛轨迹进行包络约束;然后,定义一种离散时间转换误差并将其用于构造一种新颖的反馈函数;设计离散时间控制律对新开发的反馈函数而不是转换误差进行镇定,不仅保证了所有跟踪误差均具有期望的预设性能,还摆脱了控制算法对滑模趋近律的依赖性,从根本上解决了控制抖振难题;最后,通过数值对比仿真验证了所提方法的有效性与优势。

滚仰式导引头斜置方案下的过顶奇异问题控制策略

在末制导阶段,由于制导目标位于弹体纵轴附近,滚仰式结构的导引头易出现奇异性问题而难以精确跟踪目标。针对上述问题,提出基于斜置方案的滚仰式导引头过顶奇异问题控制策略。在导引头稳定平台相对弹体斜置边界俯仰框架角的基础上,通过控制弹体的滚转运动,保证导引头光轴始终避开过顶奇异区域,实现目标位于弹体纵轴附近和斜置导引头初始光轴附近两个过顶奇异区域的稳定跟踪。研究结果表明:所提策略相比于增设第三轴的方法,导引头体积小、质量轻;相比于分区域变参数控制策略,解决了静止和减速控制时过顶奇异区域内导引头对视线角速度跟踪失效的问题;仿真对比结果验证了所提策略具有跟踪精确度高、有效抑制控制系统失稳、降低探测器失调角的特点。

利用Greenseeker法诊断甜菜氮素营养状况

利用Green Seeker法对不同氮素运筹下甜菜冠层归一化植被指数(normalized difference vegetation index,简称NDVI)进行测定,并分析甜菜叶面积指数(leaf area index,简称LAI)、比叶重(specific leaf weight,简称SLW)、叶片叶绿素含量以及全氮含量的变化。结果表明,甜菜冠层NDVI与叶片全氮含量呈极显著正相关,与叶片其他指标相关性不显著,NDVI与叶片全氮含量的拟合度在叶丛快速增长期最高。因此可见,利用Green Seeker法获取的NDVI能够反映甜菜叶片的氮素营养状况,Green Seeker法可以作为甜菜氮素营养快速无损检测的手段。

大掠射角对海雷达导引头实测回波特性分析

大掠射角下,对海雷达导引头观测到的海杂波强度激增,舰船目标检测困难。本文结合全极化雷达导引头挂飞实测数据,分析了回波幅度和相位特性。首先,采用典型分布对回波幅度分布进行拟合,并利用拟合优度对拟合效果作出评估;然后,分析了平均相位变化量。结果表明:在大掠射角条件下,雷达导引头各极化通道海杂波幅度服从K分布;海杂波与舰船回波幅度在同极化通道服从K分布,在交叉极化通道服从对数正态分布;交叉极化通道回波信杂比高于同极化通道;海杂波与舰船回波相位平均变化量小于海杂波。

面向作战仿真的导引头动态成像过程模拟方法研究

作战仿真技术被广泛应用于体系仿真、武器装备研制论证以及作战效能评估,在反舰作战仿真过程中,经常需要模拟红外制导导弹对目标进行探测、追踪制导以及毁伤评估,均涉及目标区域红外图像动态生成。通过分析海上目标红外特性建立了舰船红外辐射模型,对导弹飞行中动态获取目标图像过程建立了导引头动态成像模型。基于国产数字地球仿真引擎研究了作战仿真中导引头红外成像过程模拟方法,开发了海上作战对抗仿真系统并实现了不同弹目距离、不同攻击方位的红外目标图像模拟。结果表明,提出的导引头动态成像过程模拟方法能在导弹飞行过程中对不同战场环境、不同作战目标进行实时红外成像模拟,从而为作战仿真推演提供支持。

基于主被动复合导引头的干扰态势构建

在导引头主被动信息融合过程中,存在多装备与多目标平台关联困难、无法有效提取目标特征信息,难以有效融合构建态势的问题。因此,本文提出一种将导引头主动雷达信息和被动侦察信息融合的数据关联方法。该方法先提取导引头干扰态势表征要素,然后以目标方位为中心,将平台与装备关联,构建干扰态势。本文通过主被动信息融合构建的态势,在原先分离的平台和设备间建立空间位置与搭载的关系,可以有效地消除欺骗式干扰和多径散射假目标,提高态势认知效率。

基于压缩感知的被动雷达导引头信源数估计方法

随着雷达反摧毁技术的发展,被动雷达导引头面临着在雷达和诱饵形成的不完全重合信号中进行超分辨测向的挑战,需要单快拍测向技术。现有测向技术大多假设信源数已知,而传统的信源数估计方法在单快拍时性能大幅下降甚至失效。为解决这一问题,提出了一种基于压缩感知的单快拍信源数估计方法。该方法首先将被动雷达导引头阵列测向模型稀疏表示,其次通过子空间算法和压缩感知算法相结合进行降阶和解相干处理,然后提出一种改进的正交匹配追踪算法,研究残差的变化规律,最后构造目标函数估计信源数。仿真实验表明,该方法在单快拍、阵元数少、信号相干的极端情况下估计成功率较高。

基于ISOA的微织构机床伺服前馈补偿控制

为了解决微织构机床速度伺服跟踪精度不高的问题,在建立机电耦合动力学模型基础上,提出结合改进人群搜索优化算法(Improved Seeker Optimization Algorithm,ISOA)与前馈补偿PID的控制方案,设计了ISOA+前馈补偿PID控制器的控制结构,实现微织构机床伺服进给系统的PID参数寻优设计。为验证该控制策略的实际效果,采用Matlab搭建仿真实验平台,并与传统的智能优化算法相比较。仿真结果表明,基于ISOA优化的前馈补偿PID优化效果更好,速度跟踪性能得到很大改善,验证了其正确有效性。

导引头光学舱陀螺稳定平台设计

针对某红外导引模拟系统隔离度高、低速平稳性好、动态响应快的要求,从传动刚度、传动空回、框架转角、框架体积质量、控制难易及安装复杂程度等方面出发,通过分析比较万向框架式、连杆结构式、弧型结构式等稳定平台常见机构构型的特点和适用范围,选定并设计以速率陀螺为核心构成的万向框架式两轴陀螺稳定平台。分析了陀螺稳定平台隔离扰动的稳定原理,详细介绍了该陀螺稳定平台的结构构成、主要元器件选型及结构模态分析。样机测试表明,该陀螺稳定平台结构合理,能够较好地满足系统各项设计指标要求。

基于空间网格划分的地杂波建模新方法

雷达型空空导弹具有全天候、全空域作战能力,具有较强的低空下视能力。在导弹下视攻击时,地面多普勒杂波会影响导引头对真实目标的检测。针对高重频脉冲多普勒雷达导引头,提出了一种基于空间网格划分建立地杂波模型的新方法,以天线波束指向为中心,围绕天线主瓣在三维空间划分网格,之后计算投影到地面的网格面积,根据雷达方程建立回波信号模型。通过理论推导,给出了影响地杂波强度的主要因素,包括导弹距地面高度、导引头波束擦地角和地面反射率等。最后通过建立数字仿真模型验证了方法的正确性。该方法可以在保证杂波形态一样的同时减少仿真时间。

某导弹导引头框架动力学响应特性分析

随着导弹飞行速度、制导精度等的不断提高,导引头系统面临的力学工况也日益严苛。本文以导引头系统的重要主承力框架为研究对象,基于结构动力学理论给出动力学模型,并据此建立仿真数值模型研究其动力学响应特性,利用ANSYS开展模态分析、挂飞振动分析及冲击响应分析,给出结构变形、应力分布及其相关规律。结果表明,结构设计合理可行,对同类型产品结构设计和优化具备广泛指导意义。

制导防空火箭弹的多弹串扰仿真研究

在阵地防空作战中,为确保对来袭目标的有效毁伤,采用多枚制导防空火箭弹依次发射的方式进行主动拦截。在此过程中,有可能发生前弹对后弹遮挡的“串扰”现象,干扰了红外导引头的稳定跟踪,导致火箭弹丢失目标的情况。针对此问题,开展了制导火箭弹的多弹串扰仿真算法研究,能够根据火箭弹发射条件、目标飞行参数等信息精确模拟多枚火箭弹之间的“串扰”情况,为不断完善火箭弹的发射策略提供理论指导,具有较高的工程应用价值。

光电导引头内部结雾现象机理分析

通过理论分析和实验测试对温度循环条件下机载导弹光电导引头低温结雾现象形成机理进行了研究,阐明了密封结构在温度循环过程中的呼吸作用是导致导引头内部结雾现象的主要原因,进一步推导了交变温度条件下密封结构通过呼吸作用引入水汽含量与结构泄漏率的关系,表明呼吸作用引入水汽含量与产品泄漏率成指数级正相关,泄漏率越高,单次呼吸作用引入水汽含量越高,越容易产生结雾现象;当泄漏率低于1×10^(-6)Pa·m^(3)/s时,能够有效降低温度循环过程中的呼吸作用导致的气体交换速度,将温度循环筛选中气体交换总量控制在可接受的范围内;并针对不同泄漏率产品产生结雾现象所需温度循环次数进行了实验验证。

基于布谷鸟搜索算法的机动化箔条幕布放方法研究

雷达导引头采用动目标显示、边搜索边跟踪等抗干扰技术,导致传统质心、冲淡、幕墙式箔条干扰方法干扰效能降低。对此,提出一种机动化箔条幕布放方法,通过无人机和舰船协同布放箔条弹,使幕墙能量质心随时间不断移动,保证舰船在有效时间内成功逃离雷达波束。首先,基于机动化箔条幕干扰机理,构建箔条幕布放模型,具体包括雷达导引头运动模型、舰船运动模型、箔条幕形态模型和箔条幕运动模型。随后,根据机动化箔条幕模型求解特点,确定采用布谷鸟搜索算法求取布放方案;据此提出总体求解思路,并构建布放效能条件(目标函数与约束条件);采用Logistic混沌机制改进布谷鸟搜索算法,建立补弹策略。最终,通过仿真案例对机动化箔条幕布放模型的有效性进行分析验证。结果表明,与常规箔条幕布放方法相比,机动化箔条幕布放方法能够有效减小舰船逃逸时间,降低箔条弹消耗量,同时具备较强的应对不同风速风向的能力。

基于刚体模型的光电伺服系统最优控制方法

在现阶段的导弹武器系统中,控制系统大都采用经典PID控制器,但随着控制性能要求的不断提升,PID控制器在追求响应快速的同时难以兼得跟踪过程平稳;针对工程中遇到的以上问题,提出设计最优控制器,采用线性二次型调节器(LQR)求解最优控制律;通过仿真可以看到,最优控制器跟踪阶跃信号无静差,调节时间为0.034 s,上升过程平稳无超调;跟踪斜坡信号和正弦信号时,跟踪误差远小于,滞后时长仅为毫秒量级;最优控制器系统能够实现快速跟踪阶跃、斜坡和正弦输入信号,且具有较好的跟踪性能;与经典PID控制器相比,该方法具有更高的控制精度、更好的控制性能和稳定性,能够解决PID控制器在工程中遇到的快速性和平稳性难以兼得的难题。

新型过载驾驶仪滚转弹制导系统稳定性研究

针对平台式图像导引头实际应用中的隔离度寄生回路问题,基于新型过载驾驶仪开展了滚转弹锥形运动的动态稳定性研究。根据滚转弹体的线性动力学模型,引入加速度反馈增稳的新型过载驾驶仪,构建了考虑平台图像导引头隔离度寄生回路的滚转弹体制导系统模型,推导了新型过载驾驶仪滚转弹制导系统的动态稳定性条件。分析了隔离度、舵机总延迟角等重要参数对包含隔离度寄生回路的滚转弹体动态稳定域的影响。研究表明:滚转效应、寄生效应与控制指令延迟是导致驾驶仪参数设计稳定域减小的主要因素,制导系统设计参数应远离稳定性边界从而提升锥形运动稳定性。

一种提高稳定平台抗低频扰动能力的控制算法

为了进一步提高稳定平台的抗扰动能力,提出了一种跟踪滤波器和平方PI控制器结合的控制方法。首先,建立了稳定平台的数学模型;然后,设计了跟踪滤波器和平方PI反馈控制器;最后,对提出的跟踪滤波器和平方PI控制器结合产品实物进行了测试验证。结果表明,较传统的PI控制器,采用跟踪滤波和平方PI结合控制器,系统的低频扰动隔离度提升明显。该控制器已应用于某型稳定平台的研制,经过了充分验证,具有一定的工程应用价值。

基于混合人群搜索算法的采煤机调高系统控制研究

为提高煤矿井下采煤机控制稳定性,针对采煤机在工作过程中调高精度不足,响应速度较慢的问题,利用人群搜索算法(SOA)对其进行参数整定,提高其控制效果。同时针对人群搜索算法存在的后期个体大量聚集、无法利用有效信息、搜索速度不足以及陷入局部最优的问题,提出一种混合灰狼算法领导者与追随者思想、莱维飞行策略、混沌映射策略的改进人群搜索算法整定采煤机调高控制系统参数的控制策略。使用改进前后的人群搜索算法以及粒子群搜索算法,分别采用MATLAB仿真及采煤机控制实验,综合考虑超调量、上升时间、调整时间,得出结论,即改进后的SOA算法收敛速度提高2 s、综合搜索精度提高,且整定后的控制参数使得采煤机调高系统具有更快的响应速度,更高的平衡性。可以为未来采煤机高效开采提供一定的理论依据。