局部空域覆盖的回归轨道预警星座设计方法

针对低轨预警卫星星座设计问题,提出一种局部空域覆盖的回归轨道预警星座设计方法。根据可能来袭弹道确定需覆盖的空域,利用目标与卫星的可见性条件,求出能有效覆盖的卫星位置集合,以时间覆盖缝隙最小化为目标建立星座的优化模型,并给出基于最优轨道的求解算法。实例分析发现,对实例中空域的无时缝覆盖只需要8颗卫星。     

基于平方根UKF的自由段目标跟踪算法

建立天基红外低轨星座对自由段目标的观测模型,引入精确的目标运动模型。考虑到算法的数值稳定性,引入平方根UKF算法。理论分析与实验结果表明,平方根UKF算法能够对天基红外低轨星座中自由段目标进行有效跟踪。     

基于selfGDE3算法的低轨预警系统优化设计方法

为有效解决低轨预警系统多目标优化设计的问题,研究并提出了一种自适应控制参数通用差异演化算法,建立了低轨预警系统优化设计的空间覆盖模型、定位精度模型和星座成本模型,根据自适应控制参数通用差异演化算法的优化流程,建立了系统优化目标函数,并对优化中的离散变量等特殊情况进行了处理,最后在特定的约束和仿真参数下得出低轨预警系统星座方案,通过仿真验证了方法的有效性。     

太阳对中低轨红外预警星座跟踪传感器的影响

中低轨天基红外星座是一种新型的能对自由段目标进行跟踪的导弹预警星座,太阳是影响其跟踪覆盖性能的重要背景条件。详细分析了太阳对跟踪传感器的影响条件、方式和大小,并进行了仿真验证。研究表明太阳对单颗卫星的影响较大,并且呈现周期性,但对整个星座的影响有限。     

卫星导航系统功率增强子星座优化设计与性能分析

卫星功率增强技术是提高区域导航信号抗干扰性能的一种有效措施,在卫星导航全星座中优选出卫星数量少、服务性能优的功率增强子星座,是新一代卫星导航系统建设迫切需要解决的问题。因此提出基于卫星数最少准则的功率增强子星座优化设计方法,详细介绍设计流程、数学模型及最优解搜索策略;定义了可用性水平、精度水平和覆盖范围等指标评估功率增强子星座性能;以GPS为例,分别针对覆盖点目标和区域目标两种应用背景进行功率增强子星座优化设计及性能评估。分析结果表明:全球范围内任意目标点进行功率增强需要12～17颗卫星;实现对我国沿海地区的连续覆盖需要18颗功率增强卫星;覆盖整个亚太地区则需要全星座24颗卫星都具备功率增强能力,这样才能满足其连续性和精度要求,此时最优功率增强子星座的服务范围可扩充至全球区域。     

卫星星座实时覆盖性能仿真与分析

对基于卫星星座的核爆探测系统对监测地幅实时覆盖性能进行了分析，采用对物理空间离散化的思想进行地表网格划分，建立了一种可对任意地形复杂区域进行实时覆盖分析的计算方法；并以MATLAB为仿真平台开发了星座系统仿真分析软件，在此基础上建立了星座实时覆盖分析的仿真模型，并应用于给定星座的实时覆盖性能分析。     

区域性覆盖的卫星轨道和星座设计

探讨了区域性覆盖卫星星座设计方法.为实现我国区域连续覆盖,对倾斜圆轨道星座,σ星座,椭圆回归轨道星座,极轨卫星星座,赤道轨道星座等设计方案优缺点进行研究,综合比较和仿真分析,赤道轨道星座和倾斜圆轨道星座,是对我国区域连续覆盖的较好方案.     

高超声速飞行器的弹道优化评估方法

高超声速飞行器弹道优化算法的综合评估对选取最优的弹道优化算法具有重要的参考意义。根据高超声速飞行器的特性,将其弹道分解为上升段、巡航段及俯冲段三个阶段,分别给出了各阶段的性能评价指标和对各阶段性能评价指标赋权的典型方法,并结合灰色关联度分析理论提出了弹道优化算法的综合评估方法。评估实例表明,该方法能定量地对多种弹道优化方法所生成的弹道进行综合性能评估,并能对备选优化方法的优劣进行排序。     

拦截弹中制导最优弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性;将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道;应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。仿真验证了所提方法的有效性。     

基于UKF的天基红外低轨卫星自由段弹道跟踪技术

分析了天基红外低轨卫星星载传感器对弹道导弹自由段的弹道估计问题,它是下-代空间预警系统的关键技术之一.同时引入一种新的滤波估计算法UKF,该算法应用于非线性系统时具有较好的滤波估计性能.通过Monte Carlo仿真,与其他算法比较,该算法具有更好的适应能力,跟踪性能更优.     

基于多边形布尔运算的卫星区域覆盖分析算法

传统网格点法计算卫星区域覆盖性能的精度受网格大小影响且效率低,为此提出了一种基于多边形布尔运算的新算法。算法在计算卫星覆盖带与待分析区域相交多边形的基础上,基于多边形交、差运算,将覆盖多边形分解为具有单一覆盖属性的组成部分;将分解结果三角化后利用球面三角形面积公式计算面积;最后统计面积以计算覆盖率,并设计实现了分类统计方式和可视化表现方法。与传统网格点法相比,该算法覆盖率计算结果稳定,不受类似网格大小之类因素影响,在接近精度情况下效率比网格点法提高约20倍。     

基于邻域最优控制理论的中制导弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出了在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。首先,通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性,其次,将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道,再次,应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于稳态遗传算法的间歇式覆盖天基雷达星座优化设计

针对天基雷达星座的构型优化设计,建立了能够反映星座重要工作性能的单双基地间歇式覆盖模型、星间链路模型、双基地雷达的动目标检测模型,得到了低轨道卫星星座星间链路判断准则,给出了统计评价特性和综合评估指标体系。在此基础上,建立星座设计的优化模型,采用基于可行解搜索法的协同演化遗传算法并融入稳态遗传进化策略,有效地处理带有复杂计算的目标函数和约束条件的星座优化问题,计算分析实例表明利用该方法进行星座设计是非常有效的。     

自由飞行段弹道估计方法

主要研究空间预警系统利用星载红外传感器的视线测量估计弹道导弹自由飞行段弹道的问题。针对目标运动的弱可观测性 ,提出了位置与速度依次滤波的改进Gauss -Newton方法 ,解决了自由段弹道的最大似然估计问题 ,利用MonteCarlo仿真实验验证了估计方法的有效性 ,并对估计误差进行了分析。     

融合遗传蚁群算法的区域覆盖卫星星座优化算法

针对特定区域覆盖并密集重访的卫星星座优化设计问题,采用回归轨道和共星下点轨迹星座的设计方案,提出特定区域内重点地区权值排序覆盖并融合遗传蚁群算法优化求解卫星星座轨道参数的方法。分析区域覆盖星座的设计需求,建立回归轨道覆盖区域模型,利用遗传蚁群算法计算出最优轨道根数,使用共星下点轨迹星座求解算法求出所有星座参数。仿真实验结果表明优化设计的星座满足对于区域目标的覆盖时间和重访次数需求,并对重要地点按照权值排序进行了侧重性覆盖和重访,验证了算法的可行性。     

低轨预警自由段弹道估计的多项式逼近算法

低轨单星对自由段弹道的估计是天基预警系统需解决的关键技术之一.建立了低轨预警卫星对自由段弹道的观测模型,针对极大似然估计批处理算法的大运算量问题,给出了一种多项式逼近算法,由观测数据的逼近多项式在一些特定采样点的值形成伪观测数据,以伪观测数据代替原观测数据进行弹道估计.仿真表明,精度与极大似然估计相当,运算量显著降低.     

基于背景建模和前景建模的红外运动检测

为抑制了红外图像信噪比低、非静止背景等引起的虚警产生,将基于背景建模和前景建模运动检测(BM-FM)算法引入红外面目标检测中;为抑制因目标与背景对比度低引起的部分目标区域漏检,提出了基于空间邻域信息的前景建模方法(SNFM),利用前一帧图像在像素点邻域内的前景目标点为样本,用核密度估计进行前景建模.试验表明了基于该前景建模方法的BM-FM算法的有效性.     

面向反导预警作战的雷达交接班时机选择方法

针对反导预警作战过程中远程预警相控阵雷达(early-warning radar,EWR)和多功能地基相控阵雷达(ground-based radar,GBR)探测跟踪弹道导弹的交接班问题,提出了一种可行的雷达交接班时机选择方法.该方法通过卡尔曼滤波对弹道目标进行滤波定轨,基于目标瞬时运动状态估算目标剩余飞行距离,并依据GBR对目标的探测定位精度(geometrical dilution of precision,GDOP)进行接班时机优选,以支持反导预警作战雷达交接班决策.最后,通过一个实例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于网格聚类的弹道目标航迹起始算法

针对传统航迹起始算法起始弹道目标航迹时存在虚假航迹和起始速度慢的问题,提出了一种基于网格聚类的起始算法。该算法采用网格核技术和边界点提取技术来处理高、低密度网格中的雷达探测点迹,从而产生更加准确的簇,然后对簇中的点迹进行相似度聚类,最后采用修正逻辑法对每个聚类中的点迹进行航迹起始。仿真结果显示,该算法在较高密度的杂波环境下能够快速、准确地起始多个弹道目标航迹。     

鱼雷螺旋环套机动搜索弹道设计

当潜艇使用鱼雷攻击远距离目标时,通常情况下,解算的目标运动要素有较大误差,对潜艇而言,目标位置散布于一定的区域之内,就无法将目标作为瞄准点来计算鱼雷射击参数。要提高鱼雷搜索捕获目标的概率,可利用鱼雷航程远、速度高的优势,设计了一种螺旋环套弹道,鱼雷沿目标运动方向做螺旋环套搜索,使鱼雷搜索范围尽可能覆盖目标散布区域。基于这种设想,提出了描述鱼雷螺旋环套机动搜索弹道的参数和确定方法,并对这种弹道进行仿真和分析,得出其适用条件和不足之处。