对付大机动目标的广义比例导引律研究

在对各类比例导引律进行分析与比较的基础上 ,结合制导导弹拦截大机动目标的特点和需要 ,详细讨论了一种广义PID型比例导引律。利用所建立的数学模型进行了典型情况下的数字仿真 。

一种攻击大机动目标的变参数组合导引律

针对目标作大机动时的导引问题,提出了一种既简单又有效的比例加变结构组合导引律,给出了其设计机理,并在理论上对变参数进行了优化设计。通过仿真结果比较,验证了此组合导引律可以在固定时间内明显地减少追踪者的脱靶量。

空中大机动目标跟踪算法研究

为了解决在导弹末制导阶段对空中大机动目标的准确跟踪问题,将交互式多模型(IMM)及容积卡尔曼滤波(CKF)算法应用于导弹寻的制导中。首先,在三维空间中对大机动目标进行建模分析,并建立相应的导弹制导模型及导引头测量模型;其次,结合IMM模型与CKF方法设计了目标跟踪算法;最后,通过仿真验证了该算法对空中大机动目标跟踪的准确性,结果表明该算法在实时性方面也具有一定的优势,适合用于弹载计算机。

拦截大机动目标的有限时间收敛制导律

针对大机动目标的拦截问题,基于积分滑模控制理论提出了有限时间收敛的积分滑模制导律。采用参数自适应调节的径向基函数神经网络扰动观测器对目标机动引起的制导系统扰动进行估计,为了进一步提高估计精度,利用自适应律消除神经网络观测器的的估计误差。根据李雅普诺夫稳定性理论证明了制导律的稳定性和有限时间收敛性。通过数值仿真说明所提制导律无论是在脱靶量方面还是在弹目视线角的控制精度上都具有优异的性能。

基于改进型自适应非对称联合对角化双基地MIMO雷达多目标跟踪算法研究

针对双基地MIMO雷达自适应非对称联合对角化(AAJD)跟踪算法性能低的问题,该文提出一种改进AAJD双基地MIMO雷达多目标跟踪算法。AAJD算法角度估计时重复利用上一时刻的角度信息,导致跟踪性能的下降。通过证明AAJD算法求出的特征矢量每一列都对应着一个目标,改进AAJD算法直接求解目标的收发角度,提高了跟踪性能,更加适用于大机动目标跟踪,并对ESPRIT算法进行改进,实现了目标角度的自动配对与关联。仿真结果表明改进AAJD算法跟踪性能高于AAJD算法,特别是跟踪大机动目标时改进AAJD算法性能更优,验证了理论分析的有效性。

基于经典控制理论的制导系统校正方法研究

针对空空导弹抗目标大机动时,制导系统持续增加的快速性需求,利用反馈/前馈控制信号可提高瞬态和频率响应的经典控制思想,以及在制导算法中引入导弹的实际加速度补偿量以改善制导回路性能的方法,设计了制导系统校正算法。然后,通过线性化模型对制导系统校正算法的性能进行了数字仿真,仿真结果表明系统校正算法能够降低目标机动时所产生的脱靶量。最后,在仿真环境中加入导引头测角噪声,对校正算法增加前后的制导控制系统性能进行仿真和对比分析,基于分析结果对噪声环境下的校正算法进行了优化。

基于红外导引头的制导信息提取算法

对红外制导空空导弹来言,许多制导信息如弹目相对距离、接近速度、目标加速度等无法直接测量,考虑红外导引头的测量特性,从制导信息重构的角度出发,研究如何利用导弹导引头及惯导等传感器的信息来精确的重构出几种先进制导律所需的制导信息,并将其引入到制导控制回路中,通过仿真验证了重构算法的正确性和实用性。

过载约束下的大机动目标协同拦截

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先,在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略,并提出了基于标准弹道的设计方法。然后,给出了协同拦截制导律的形式,研究了导弹的末制导初始阵位、制导律参数以及导弹对目标机动的覆盖区域这三者间的关系,并设计了数值求解算法来实现对多弹的覆盖区域的分配、协同制导律的设计以及多弹初始拦截阵位的配置。最后,对理论结果进行仿真。结果显示,多枚机动性较小的导弹,通过初始拦截阵位的合理配置和协同拦截制导律的合理设计,可以实现对机动性能较强的目标的协同拦截。

飞行器交会对接中基于滤波方法的传感器故障诊断处理

针对两个空间飞行器交会对接过程中追踪飞行器上的各单个测量传感器,探讨了其基于滤波方法的动态过程故障诊断及相应的处理,并特别针对目标相对于传感器的最大机动指数较低的情况,分析了相应的故障诊断及处理方法。

变结构制导规律及其实现

由于变结构控制的滑动模态具有完全的自适应性,不必全面研究系统的各种摄动及外干扰,只需根据高速度大机动目标的特点,对其实现自适应,将各种干扰及偏差的影响归入有关增益系数上加以考虑。应用变结构滑膜控制理论,推导了出一种适用于拦截高速大机动目标的空间制导规律,该制导规律能将系统引向滑动面并保持在其上运动。算例仿真证明,变结构项保证了对目标机动的鲁棒性,简单易行利于工程实现。

模式失配条件下连续时间控制系统的零控脱靶量估计误差分布

针对大机动目标拦截中零控脱靶量(Zero-effort miss distance, ZEM)估计误差分布的求解问题,在线性估计器与独立模式辨识器的配置下,提出了一种解析求解方法.在存在固定的模式辨识延迟下, ZEM的估计误差服从有偏的高斯分布.最后,通过与蒙特卡洛仿真的比较,验证了本文方法的正确性.

一致性约束下末制导系统最大可容许模式决策延迟

对于大机动目标拦截问题,模式决策器是基于逻辑的集成估计导引系统(Integrated estimation and guidance,IEG)中的一个重要组件.为了保证系统的估计精度和制导性能,模式决策器的模式延迟应尽可能小.本文针对末制导场景,首先推导了离散时间系统零控脱靶量的估计误差模型,然后在一致性约束条件下给出了系统最大可容许模式决策延迟的数值计算方法.本文的研究结果可为IEG系统中模式决策器的设计提供指标参考.

基于红外成像导引头的切换制导律设计

根据对红外成像导弹多模制导技术研究的现有成果,设计了适合红外成像导引头的制导律。分析了红外成像导引头不同阶段的成像特点,根据这些特点选择相应的制导律。这些制导律很好地弥补了红外成像导引头的成像缺点,并结合弹道交接算法完成制导功能。数字仿真验证了切换制导控制导弹攻击大机动目标较比例导引有更小的脱靶量和更平滑的弹道。结果表明,切换制导律所用的三种制导律结构简单,其弹道交接算法工作量小,这些都利于这一技术的工程应用。

基于远距空空导弹轨迹数值优化的机-弹协同导引方法

高性能无人机平台凭借灵活的作战空域、丰富的信息资源、强大的计算能力等优势逐渐成为了空战中的新质力量,本文针对远距协同攻击非合作目标面临的机载任务决策问题,提出了一种基于轨迹数值优化的机-弹协同导引算法。首先,建立了机-弹远距协同作战的质心运动微分动力学方程,并设计了轻量化数值积分算法快速计算机-弹的轨迹序列。其次,设计了时间-空间-角度约束下导弹轨迹的高效二次型数值优化求解算法,并给出了数值形式下的矩阵迭代运算格式。然后,采用改进Kmeans聚类算法将预测命中区凸包划分为导弹协同攻击子区域,并根据动态观测量对非合作目标的命中子区域进行概率计算与更新。最后,考虑了区域协同攻击、波次同点攻击两种协同方式,设计了机-弹最优协同导引的目标函数及约束方程,来优化机-弹协同作战能力。仿真实验验证了所提算法的正确性及有效性,高性能无人机完成了对非合作目标的区域协同与波次协同的导引决策且脱靶量不大于1 m,所提数值优化算法在嵌入式环境下耗时不大于150 ms,具有一定的工程应用参考价值。