基于改进无迹卡尔曼滤波的弹道射程修正算法研究

以全球定位系统(GPS)作为弹载测量系统的弹道射程修正弹,存在GPS动态数据易受测量噪声与系统噪声污染或在高过载环境中发生定位丢失、数据异常等问题。为了降低弹道数据测量误差,并减小对射程修正时刻预测的误差,提出了基于牛顿插值法的改进无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,以重新估计具有粗大误差的测量数据,从而降低异常测量值和定位失锁情况对滤波效果的影响,提高UKF算法对测量数据误差的敏感程度。仿真与试验结果表明:改进的UKF算法作为预处理过程融合至射程修正算法中,当系统离散化步长与GPS数据更新周期相等时,可最大化地预处理算法效果;改进后的修正算法可有效地降低GPS数据造成的修正误差;预处理算法中数据样本容量的选择与修正时刻以及GPS更新周期相关,不受算法效果约束。

基于多传感器的弹道射程解算模型

针对在高转速弹载飞行环境中弹丸受力复杂、质点弹道方程解算的射程误差较大的问题,提出了基于多传感器的弹道射程解算模型。该模型基于地磁传感器和加速度计,结合多传感器各轴数据进行射程解算。通过弹道仿真实验与靶场试验对模型进行了验证。仿真实验和靶场试验结果表明,该射程解算模型误差较小、精度较高,具备一定的工程应用价值。

确定射程弹道修正弹阻力器展开时刻的算法研究

用增阻系数的概念,建立了增阻式射程弹道修正弹的质心运动方程组。对弹丸的纵向速度和纵向加速度进行了理论分析和数值仿真试验,得出了在弹道末段弹丸的纵向加速度保持不变的结论。并据此分析了阻力器作用时间与作用距离及修正距离的关系,指出了阻力器作用距离和修正距离均与阻力器作用时间呈二次关系,并用计算机仿真验证了这一结果。根据这个结论,用时间修正系数的概念推导了阻力器展开时刻的近似计算公式。为了进一步提高修正精度,提出了采用比例加速收敛的算法,在较少的弹道重复计算次数内达到预定的落点精度。仿真结果表明了这一算法的正确性与可行性。

基于QPSO的非壅塞固体冲压发动机一体化优化

为了对非壅塞固体冲压发动机性能进行充分优化,建立了相应的内外弹道一体化优化设计数学模型。首先构造了新的非壅塞固体冲压发动机性能预示框架。而后在此基础上,采用量子粒子群优化方法(quantum particle swarm optimization,QPSO),以巡航段和无动力下降段的总射程为优化目标,在满足推力约束的前提下,对冲压发动机的喷管喉径、进气道入口和喉部面积以及飞行攻角进行一体化优化。仿真结果表明:采用QPSO方法优化后的弹道射程较仅优化飞行攻角的方案提升18.65%,证明了一体化优化的有效性,为非壅塞固体冲压发动机的设计提供了理论基础。