对机动目标的滤波和预测(下)

因反超音速导弹和末端机动导弹的需求,必需解决对机动目标的跟踪滤波和预测问题.根据对机动目标运动特性和噪声特性的分析,指出不能用处理平稳随机过程的最佳滤波方法来处理非平稳随机过程的滤波问题.利用自动控制理论、自适应控制方法和误差相消技术,构建了对付机动目标的滤波器,并给合常用的几条航路和一条完整的末端机动导弹航路,进行了模拟仿真计算,获得了较好的结果.最后,还给出了能补偿系统偏差的预测方法.     

用于机动目标跟踪和预测的闭环系统的设计

通过对机动目标的运动分析,应用自动控制理论,误差相消原理和自适应控制原理设计闭环跟踪滤波系统,经十条航路仿真计算证明,能适应机动目标跟踪,结果比符合假定的最小二乘法精度高,反应时间短。充分利用滤波的现在点位置信息,对预测点位置偏差的时间序列值进行校正,可使此模型更适合於打击机动目标。     

带末端机动的导弹再入段拦截问题研究

针对带末端具机动的导弹再入段特点,运用空气动力学理论探索导弹再入段拦截问题.首先通过分析,得到来袭导弹弹道轨迹.其次,根据来袭导弹的不同特点,分别设计了含滑动平均的比例导引律迭代算法和变比例导引律迭代算法,得到了在不同算法下的拦截仿真模型.使用Matlab进行模拟仿真研究,与传统比例算法下的拦截效果相比较,该算法不仅在末端不机动条件下,而且在末端带机动甚至复杂机动时,能够更精确地拦截目标,较好地满足了防御作战中的导弹拦截需求.     

反舰导弹预设航路末端攻击角选取问题

通过选择合理的攻击角规划出符合作战要求的飞行航路,反舰导弹按照选择的航路飞行对目标实施攻击。攻击角选取得合理与否,不仅关系到导弹航路规划的成功,而且还影响到导弹末端的捕捉概率。研究了反舰导弹的航路规划反推航路算法及末端捕捉概率模型,经过仿真试验给出了攻击角的选取依据。     

对机动突防反舰导弹的防御

建立了舰空导弹反导拦截模型和反舰导弹“蛇行机动”突防弹道模型,通过攻防对抗仿真的方法研究了舰空导弹对末端机动突防反舰导弹的防御问题,提出了对舰空导弹未来发展的建议.     

拦截高速机动目标的捕获区及微分对策导引律

针对高速机动目标拦截场景,研究末制导段捕获区存在条件及微分对策导引律问题。建立弹目相对运动模型并引入控制动力学模型,采用终端投影方法对相对运动模型进行降阶处理;基于微分对策理论推导一种解析形式捕获区,并具体到直/气复合控制导弹对机动目标的拦截中,该捕获区的存在能够保证对任意机动目标进行准确捕获;重新选取性能指标,将目标与直/气复合控制导弹在末端带有碰撞角约束的制导问题转化为零和微分对策问题,并求解出弹目最优拦截策略。仿真分析了几种情形下直/气复合控制导弹对目标实施拦截的捕获区存在域,导引律仿真结果表明微分对策导引律在对高速机动目标进行拦截时具有优良性能。     

中远程空空导弹多机协同中制导交接方法

针对在同类型空中平台协同作战条件下,中远程空空导弹中制导权在移交过程中存在信息突变的问题,提出采用"虚拟目标"法对突变信息进行渐近处理,使虚拟目标逐步向真实目标运动,最终"导弹—虚拟目标"视线角与"导弹—真实目标"视线角重合,则中制导权移交结束;提出三种不同的中制导权交接律,在目标不机动/机动两种情形下,通过仿真分析不同模式下的交接律对空空导弹过载的影响。仿真结果证实适当平缓地进行制导权移交能将突变信息转化为接近于目标机动形成的、导弹自身能够处理的突变信息。避免了直接交接使导弹过载突变到非正常值的情况,使中制导交接能够平稳进行。     

基于NMPC的战斗机末端机动规避策略

利用非线性模型预测控制（nonlinear model predictive control,NMPC）的思想建立了战机末端规避导弹的机动策略求解方法。根据导弹与战机的空战态势,建立了导弹与战机的相对运动微分方程;将导弹的导引律引入到导弹运动模型中,与飞机模型一起构建了系统预测模型,并对飞机和导弹的运动约束进行了分析。通过对导弹结构限制和战术特性的分析,给出了飞机机动规避导弹的性能指标,进而建立了机动规避导弹的最优控制模型。利用高斯伪谱法对模型进行求解,采用滚动优化策略实现了对机动规避策略的闭环求解。针对导弹气动参数和导航比未知以及相对测量量具有噪声的问题,利用极大似然法对导弹的气动参数和导航比进行估计,实现了对系统预测模型的反馈校正。仿真结果表明,此方法能够实现对导弹的机动规避。     

战斗机末端机动的非线性模型预测控制规避策略

利用非线性模型预测控制的思想建立了战斗机末端规避导弹的机动策略求解方法。根据导弹与战机的空战态势,建立了导弹与战机的相对运动微分方程;将导弹的导引律引入到导弹运动模型中,与飞机模型一起构建了系统预测模型,并对飞机和导弹的运动约束进行了分析。通过对导弹结构限制和战术特性的分析,给出了飞机机动规避导弹的性能指标,进而建立了机动规避导弹的最优控制模型。利用高斯伪谱法对模型进行求解,采用滚动优化策略实现了对机动规避策略的闭环求解。针对导弹气动参数和导航比未知以及相对测量量具有噪声的问题,利用极大似然法对导弹的气动参数和导航比进行估计,实现了对系统预测模型的反馈校正。仿真结果表明,此方法能够实现对导弹的机动规避。     

跳跃式弹道导弹突防能力

建立了导弹防御系统仿真模型,对跳跃式弹道导弹的突防效能进行了分析.基于弹道数据,计算了导弹采用传统抛物弹道的突防概率与不同RCS情况下采用跳跃式弹道的突防能力.针对跳跃式弹道导弹末段突防能力不高的问题,对弹道进一步改进,即在末端进行迎角变轨机动或蛇行机动.仿真结果证明,末端机动有效地提高了导弹全程的突防能力.