临近空间高超声速目标拦截弹弹道规划

利用弹道规划设计了针对临近空间高超声速飞行器的拦截弹道。分析了临近空间高超声速目标拦截问题,将其定性为临近空间的远程高超声速拦截,并提出弹道规划需求;设计了一种两级助推的拦截弹,建立了考虑地球曲率和自转的拦截弹质点平面运动模型;根据弹道规划需求设计弹道约束,以末速最大、与终点距离误差最小和全程热量最小为指标建立拦截弹弹道规划问题;采用粒子群算法求解弹道,结果表明:符合约束的规划弹道是高抛再入形式,与比例导引弹道和准最佳弹道相比,拦截弹大部分时间飞行在大气层外,有效降低了气动热效应影响和对弹体材料的性能需求,且为末制导段提供良好的初始工作环境。

地基雷达部署对探测临近空间高超声速目标影响研究

针对不同地基雷达(GBR)部署方式对探测临近空间高超声速目标的性能影响问题,该文建立临近空间高超声速目标模型和GBR探测模型,依据目标雷达截面积(RCS)、探测距离和观测角随时间的变化情况,提出检测概率、跟踪系数和资源冗余率3种雷达探测性能评估指标,仿真分析GBR前沿部署、接力部署和要地部署方式对临近空间高超声速目标探测性能的影响。结果表明,前沿部署和接力部署相结合的探测效果好,前沿部署首次发现目标距离远,能提供的预警时间长,要地部署跟踪时间短,资源冗余率高。研究结果具有一定现实意义和工程实践性,能为临近空间预警系统中GBR部署提供理论依据和技术支撑。

临近空间高超声速目标跟踪动力学模型

针对临近空间滑跃式高超声速目标(NSHV)跟踪问题,提出一种新型的动力学跟踪模型。首先从动力学方程与横纵向机动样式两个方面分析了NSHV运动特性,将其抽象为滑跃式NSHV气动加速度相关性的一般规律;在此基础上将气动加速度中的阻力与爬升加速度建模为二阶时间相关模型,使其加速度自相关函数同时具备周期性与衰减性,并据此建立了动力学跟踪模型状态方程;此外,为应对有无动力段转换的误差突变问题(有动力的情况),引入强跟踪滤波进行突变点的滤波补偿。最后通过与不同现有算法比较验证了模型的优越性。

一种临近空间高超声速目标检测前跟踪算法

针对传统算法无法对临近空间高超声速目标进行有效检测的问题,提出了一种基于Hough变换和多条件约束的检测前跟踪算法。首先采用时间-径向距离量测(TBD)数据进行Hough变换,将参数空间变量θ作为积累约束条件来避免无效积累,得到目标可能航迹;之后对所有可能航迹进行速度约束和航向约束,进一步剔除虚假航迹和航迹内杂波点;最后对同一目标航迹进行合并,得到最终确认航迹。通过仿真对算法有效性进行了验证,并分析了不同信噪比和杂波密度条件下的算法性能,仿真结果表明,算法能够在杂波环境下对临近空间高超声速目标进行有效检测。

临近空间高超声速目标MCT跟踪模型

针对传统单模型不能有效跟踪临近空间高超声速目标的问题,提出了一种Modified Coordinate Turn(MCT)跟踪模型。根据临近空间高超声速目标在巡航段跳跃飞行的特点,假设目标角速度为一阶时间相关过程,借助"当前"统计模型的思想,对目标角速度进行实时修正,结合扩展卡尔曼滤波算法,实现对目标的稳定跟踪。Monte Carlo仿真结果表明,新模型能够实现对临近空间高超声速目标在巡航段跳跃飞行的准确跟踪,并且跟踪性能稳定,具有较强的实用性。

地基雷达探测临近空间高超声速目标优化部署方法

为提高地基雷达对临近空间高超声速目标的探测能力,探讨了一种实用高效的地基雷达优化部署方法,对地基雷达探测临近空间高超声速目标的难点和数学模型进行了分析,提出了地基雷达探测临近空间高超声速目标的部署原则和量化指标,建立了地基雷达优化部署模型,并进行了信息素引导性控制的蚁群算法设计。仿真结果表明,该方法可实现多种程式地基雷达的优化部署,提高了地基雷达优化部署效率和可操作性,为地基雷达探测临近空间高超声速目标的优化部署提供了一种新思路。

LFM雷达对临近空间高超声速目标的跟踪研究

针对临近空间高超声速目标跟踪的问题,提出了一种ECEF坐标系下基于径向速度补偿和相邻时刻目标量测对消处理的高超声速目标跟踪算法.首先,充分分析了目标高超声速运动对雷达探测跟踪的影响,并在此基础上合理构建了目标高超声速运动下的量测模型,以避免模型失配所引起的滤波发散问题;其次,利用解模糊处理后的径向速度估计对目标高超声速运动引起的高动态偏差做近似补偿,以将问题转换为低系统偏差下的状态估计问题,最后,通过基于相邻时刻目标量测对消处理的单雷达量测方程构建,可有效回避低系统偏差存在下的航迹关联问题,进而实现临近空间高超声速目标的可靠跟踪.仿真结果表明,与现有的临近空间目标跟踪算法相比,该算法具有较高的定位跟踪精度.

一种可行的临近空间高超声速目标航迹起始方法

针对传统算法在临近空间高超声速目标航迹起始中存在的问题,提出了一种可行的多规则快速航迹起始方法。在分析临近空间高超声速目标特性的基础上,首先通过高度约束和速度约束减少杂波干扰,建立可能航迹,然后利用速度约束和加速度约束建立候选航迹,最后通过角度约束来剔除V字形航迹和确定真实航迹,并进行了Monte Carlo仿真。结果表明:该方法能够在杂波环境下对临近空间高超声速目标进行航迹起始,并且正确航迹起始概率高,虚假航迹起始概率低,平均航迹起始时间短,具有较好的工程应用前景。

雷达探测临近空间高超声速目标性能需求分析

国外临近空间高超声速飞行器试飞的不断成功已经成为防空预警的现实威胁,针对地基雷达不能有效探测和稳定跟踪临近空间高超声速目标的问题,介绍了国内外临近空间高超声速飞行器的发展现状,从探测范围、信号处理、数据处理等方面,分析了临近空间高超声速飞行器对地基雷达探测系统的性能需求。对如何改进现役雷达装备,使其能够有效探测临近空间高超声速目标具有一定指导意义。

临近空间高超声速目标跟踪技术及展望

临近空间高超声速目标对空间防御系统和跟踪技术提出了挑战。文中简要介绍了临近空间高超声速目标的特点;从跟踪算法和目标探测技术两个方面概述了当前临近空间高超声速目标跟踪技术的研究现状;从滤波算法、目标运动模型、目标探测系统和信号处理方法等方面分析了临近空间高超声速目标跟踪技术的发展趋势,提出了一些思考及可行性建议。

一种新的临近空间高超声速目标跟踪算法

针对临近空间高超声速目标飞行速度快、机动特性强和周期性滑跃的运动特点,提出一种基于不同正弦模型(Sine模型)相交互的临近空间目标跟踪算法。首先,针对临近空间目标所特有的周期性滑跃特性的运动轨迹,采用基于低角速率的Sine模型有效解决现有机动目标模型对临近空间目标跟踪精度不高的问题;然后,针对目标滑跃式轨迹运动的特点及其参数未知的情况,通过多个不同角速率的正弦模型相交互,进一步提高正弦模型与临近空间目标所特有的周期滑跃式轨迹的匹配程度。仿真实验表明,与现有的临近空间目标跟踪算法相比,该算法具有更好的定位跟踪精度。

临近空间高超声速目标RHT-TBD算法

针对临近空间高超声速目标检测前跟踪问题,提出了一种基于随机Hough变换的检测前跟踪算法。通过对临近空间高超声速目标量测数据进行误差分析,采用时间-径向距离平面进行随机Hough变换,将量测转换到参数空间,并通过计算分析得到参数空间中进行参数合并时允许误差的选取标准,对目标量测进行积累。通过仿真对算法有效性进行了验证,并将本文算法与标准HT-TBD算法进行了比较分析。仿真结果表明,相比于标准Hough变换,本文算法能够有效减少算法运行时间和虚假航迹数,对临近空间高超声速目标进行有效检测。

临近空间高超声速目标天基红外探测技术研究

目前试飞成功的临近空间高超声速飞行器已经成为潜在威胁,对临近空间高超声速目标的预警探测成为了新的研究方向。分析了临近空间高超声速飞行器的目标特性,以美国天基红外系统为参考对象,利用STK(satellite tool kit)软件和灵敏度估算,分析了天基红外系统对临近空间目标探测的适用性,提出了天基红外系统对临近空间高超声速飞行器预警探测需要关注和解决的问题。

临近空间高超声速目标跟踪制导雷达搜索空域确定模型

针对临近空间高超声速目标跟踪制导雷达的搜索空域划分问题,提出了基于修正球坐标系的搜索空域模型确定方法。在给出预警引导信息在修正球坐标系下的描述形式基础上,建立了静态搜索空域确定模型,并利用目标的速度引导信息,对搜索空域的动态匹配模型进行研究。仿真结果表明,该方法实现了目标高超声速运动条件下,跟踪制导雷达对临近空间高超声速目标的连续高概率覆盖,相应提高了雷达的搜索性能。

临近空间高超声速目标跟踪方法研究

临近空间高超声速目标跟踪技术研究在空天防御系统中具有重要军事意义和理论价值。本文综述了临近空间高超声速目标跟踪中的目标运动建模、目标跟踪算法等研究内容的研究进展,并对其存在的问题进行了深入分析。针对这类目标跟踪存在的问题,结合临近空间高超声速目标探测跟踪需求,指出了临近空间高超声速目标跟踪技术的研究思路,为相关研究提供了参考。

基于改进Hough变换的临近空间高超声速目标航迹起始方法

针对传统算法不能对临近空间高超声速目标进行有效航迹起始的问题,提出了一种基于改进Hough变换的快速航迹起始方法。量测数据经过Hough变换后,首先提取出参数空间中超过阀值的峰值点,形成备选积累单元位置矩阵,然后将备选积累单元位置矩阵中各列元素与本列各元素相减,并将超过距离偏差和角度偏差的点剔除,得到差值单元位置矩阵,最后对差值单元位置矩阵对应参数空间的所有点求均值,将均值作为曲线在参数空间的交点起始目标航迹。Mont Carlo仿真表明,新方法能够实现对多批临近空间高超声速目标的航迹起始,有效解决了航迹簇拥问题,具有一定工程实践意义。

一种新的临近空间高超声速目标跟踪算法

针对变结构多模型算法(VSMM)在模型集自适应转换过程中,模型集选取容易出现只在单一类型模型中选取的问题,提出一种基于模型集匹配程度检测激活不同类模型的方法。在连续4个滤波周期没有激活不同类模型时,对每个周期所使用模型集与真实运动模式进行匹配程度检测,以此决定是否激活不同类模型。该方法既能有效解决模型转换的缺陷,同时避免了因单个滤波周期内检测判决导致算法切换频繁的问题。仿真结果表明,对比传统算法改进算法能有效提高跟踪性能。

临近空间高超声速目标自适应采样跟踪算法

针对传统自适应采样跟踪准则只适用单一模型且采样率稳定性差的问题,提出一种基于相对机动强度(relative maneuvering strength,RMS)的自适应采样交互多模型(interacting multiple model,IMM)算法。该算法构建了机动灵敏的主导因子;将期望协方差与实际协方差的偏差与门限值进行比较来修正指数参数,在保证跟踪精度恒定的同时降低资源消耗;考虑到采样率稳定性因素,引入平滑因子,设计线性形式自适应采样率公式。通过仿真试验对比,结果表明3种对比算法跟踪精度相近,新算法采样点数少,采样率突变点少。以此验证了新算法在跟踪数据率和采样率稳定性方面的优越性。

临近空间高超声速目标跟踪IMMCPF算法

临近空间高超声速目标具有机动特性强、轨迹变化快、强非线性等特点,在目标跟踪的过程中,易出现跟踪精度降低、滤波发散的问题。针对该问题,提出了一种交互式多模型容积粒子滤波算法。使用交互式多模型算法来对临近空间高超声速目标进行跟踪,使用容积粒子滤波算法对目标进行滤波预测。仿真结果表明,该算法跟踪性能优于交互式多模型卡尔曼滤波算法和交互式多模型粒子滤波算法,对临近空间高超声速目标有更好的跟踪效果。

临近空间高超声速目标预警探测若干研究进展

防御方进行临近空间高超声速目标预警探测基础研究和工程研制需要对该领域形成系统全面的认识。为此详细总结与分析该领域最新研究进展:围绕该类目标的预警探测问题,在简要介绍目标类型及特点的基础上,从目标特性、预警装备体系构建与运用和预警探测关键技术等3个方面对国内外的研究进展情况进行归纳梳理。分析总结结果表明,该领域当前研究存在试验验证少、定性讨论多、体系运用探讨不足等问题,防御方需要据此开展针对性的研究。