大气层外弹道式目标表面温度场的有限元分析(英文)

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提。根据大气层外弹道式目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递的有限元模型。模型中的自然边界条件包括太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射和空间辐射。最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布,数值计算表明:在目标飞行全程中,其表面温度在白天和夜晚分别约为34K和14K。该模型对于大气层外弹道式目标的红外探测、隐身和成像仿真具有重要价值。

大气层外弹道式目标红外特征的数值分析(英文)

讨论了有限元非等温性对辐射的影响,并给出了三结点三角形单元的辐射热流公式。在结点温差较小的情况下,平均温度法被证明是合理的。将大气层外弹道式目标视为点目标,使用平均温度法并利用有限元法分析得到的表面温度场计算了目标的红外辐射强度空间分布。在计算过程中考虑了目标空间方位的变化对红外辐射强度的影响,并提出空间辐射矩阵对目标飞行全程的红外辐射计算进行加速。

大气层外弹道式目标红外辐射分布研究

论述了弹道式目标大气层外飞行过程中红外辐射分布的理论计算方法,并编制了相应的计算机程序。以某钝锥体外形弹道式目标为例,对夜间和午间条件下其发射和反射的红外辐射频谱分布和空间分布分别进行了数值计算,计算结果验证了理论方法和计算程序的正确性。

地球辐射对大气层外弹道式目标表面温度场的影响

运用单位半球法计算了地球辐射热流,并详细介绍了推导过程。由于给出微面元上地球辐射热流的解析表达形式,从而使计算凸面大气层外弹道式目标表面上的地球辐射热流变得非常简便。为了准确分析地球辐射对目标表面温度场的影响,利用有限元法建立了热传递模型。最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布。数值计算表明:在目标飞行全程中,由于地球辐射的作用,目标绝大部分表面的温度变化范围在10 K以内。

太阳辐射对大气层外弹道式目标表面温度的影响

论述了大气层外弹道式目标表面温度的计算方法,对某弹道式目标大气层外飞行过程中当太阳 辐射方向改变时其表面温度的变化情况进行了数值计算,分析了目标飞行姿态与太阳辐射方向之间空 间方位关系的变化对目标表面温度的影响。

大气层外弹道式目标红外辐射特性两种计算方法对比

空间外热流是影响大气层外弹道式目标红外辐射特性的重要因素,其计算方法产生的精度将直接决定大气层外弹道式目标红外辐射特性计算结果的精度。分别用简化和精细两种模型计算了大气层外弹道式目标的温度场、目标红外辐射分布,对比分析了自转和不自转条件下,两种模型在计算结果上的差异。计算结果表明两种模型在目标接收地球辐射和反照加热的计算上存在不一致,精细模型计算所需时间远大于简化模型计算所需时间。

基于有限元法的大气层外弹道式目标表面温度场分析(英文)

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提。为确定大气层外弹道式目标的表面温度场分布,建立了有限元模型。根据目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递模型,从而降低了计算量。与当前大部分的有限元软件和文献不同,严格分析了温度非均匀性有限单元的辐射热损失,并推导出轴对称三结点三角形单元的辐射热损失公式。为了能够使用Galerkin法求解时间微分方程组,将辐射热损失视为与时间相关的热载荷项,并用Newton-Raphson法迭代求解处理后得到的非线性方程组。一个简单的数值实验表明了所提出方法的有效性,最后应用该法求解了目标飞行全程的表面温度场分布。

强跟踪-容积卡尔曼滤波在弹道式再入目标跟踪中的应用

对于具有一定机动能力的弹道式再入目标跟踪问题,稳定性好、鲁棒性强、收敛精度高的估计方法是保证跟踪精度的关键。针对再入运动模型和测量体制的强非线性以及目标机动引起的滤波精度下降问题,提出一种将强跟踪滤波(STF)和基于三阶球面-向径容积规则的容积卡尔曼滤波(CKF)相结合的强跟踪-容积卡尔曼滤波(STCKF)。通过将强跟踪算法中的自适应渐消因子引入到滤波时间更新和测量更新方程中,在线实时调整滤波增益矩阵,能有效避免模型失准造成的滤波性能下降,使该算法兼具CKF滤波精度高和STF鲁棒性强的优点。通过数学仿真表明,改进后的STCKF可以实现对具有机动的弹道式再入目标的高精度跟踪,相对于CKF精度提高50%,并且具有更强的鲁棒性和自适应能力。

弹道式再入目标跟踪方法对比分析

地基雷达对弹道式再入目标进行滤波跟踪时主要存在两个导致滤波误差增大的不确定因素,一是弹道系数未知,二是不可准确确定过程噪声协方差矩阵。为此,采用交互式多模型无敏滤波(iterative multiple-model unscented filter,IMM-UF)算法对弹道式再入目标进行跟踪,选取不同的弹道系数初值和过程噪声协方差矩阵构成合适的模型集合进行了仿真分析,并将其滤波结果与扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和无敏滤波(unscented filter,UF)的滤波结果进行了对比分析,同时还分析比较了IMM-UF和自治多模型(autono-mous multiple-model,AMM)UF算法的跟踪滤波性能。从仿真结果可以看出,采用的IMM-UF算法和相应的模型集合可以在先验信息缺少的情况实现对弹道式再入目标更高精度的跟踪。

大气层外弹道目标红外辐射特性研究

针对来袭弹道导弹大气层外飞行过程中的目标识别问题,提出了对弹道目标的红外辐射探测仿真方法。红外辐射特性是大气层外弹道式目标的基本特性之一,也是开展目标识别的重要依据。对于弹道式目标的红外辐射特性识别的需求,本文开展了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测红外辐射特性的建模与仿真研究工作。首先建立了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测的红外辐射计算模型,接着基于STK/EOIR开展了典型目标的红外辐射特性仿真,最后分析了弹头目标和诱饵的红外辐射特性。