闭环校射中雷达跟踪弹迹的滤波和预测方法

闭环校射武器系统中,要求实时测量弹丸和目标之间的偏差,因此火控雷达要同时完成对弹丸运动和目标运动的跟踪任务,实现对弹丸目标的精确跟踪对火控雷达来说是一个新任务.建立了一种针对此类问题的滤波和预测方法,这种方法充分利用关于弹丸运动规律的已有知识,突破了常规动目标跟踪方法的限制,使滤波和预测误差比常规方法减小数倍,成功地解决了闭环校射武器系统中的一个技术难点.     

弹道滤波算法研究

为导引我方发射的制导炮弹等目标,需要在炮瞄雷达跟踪炮弹的基础上准确估计炮弹目标的位置、速度等状态信息。鉴于直接对测量的弹道轨迹建立常规运动模型滤波效果较差,提出了两种方法。一种基于弹道偏差滤波的方法,另一种是基于弹道方程滤波方法。仿真计算比较结果表明文中建立的弹道滤波算法对弹道类目标的滤波精度和反应时间上有大幅度提高。     

粒子滤波跟踪弹道下降段在炮位侦察中的应用

在传统的炮位侦察方式中,往往对对方炮弹弹道上升段采用扩展卡尔曼滤波方法进行弹道跟踪,这就导致了阵地部队安全性和雷达威力受限的问题,而开展对方弹丸弹道下降段跟踪的研究有利于解决这一问题.对于弹道下降段的跟踪,采用传统的扩展卡尔曼滤波方法无法满足炮位侦察的精度需求,而粒子滤波方法的应用使得这一思路变为可行.首先描述了对下降段弹道跟踪时炮位侦察的全过程,并建立了待跟踪弹道目标的状态空间模型,然后应用粒子滤波方法对下降段弹道进行了跟踪辨识.仿真结果表明,粒子滤波具有比扩展卡尔曼滤波精度更高和运算时间更长的特点,其仿真结果能够满足炮位侦察的精度要求.     

一种基于BLUE的弹道目标跟踪滤波器

弹道目标跟踪问题中动态方程与观测方程皆为非线性,影响跟踪精度。使用最优线性无偏估计方法可以有效地解决观测的非线性问题,而蒙特卡罗滤波方法适用于目标状态的非线性估计。将快速高斯粒子滤波与最优线性估计方法作了有机结合,通过对典型的弹道目标跟踪模型进行仿真,发现新算法在精度与实时性上优于粒子滤波。     

面对称弹丸弹道运动方程组的建立

依据外弹道学基本理论 ,针对巡航导弹模拟弹关键技术研究的理论需要 ,提出了面对称弹丸运动方程的应用需求。由于面对称弹丸有滚转 ,使其对称面与攻角平面不重合 ,其运动方程更为复杂 ,推导了面对称弹丸的弹道运动方程 ,解决了巡航导弹模拟弹的弹道精确计算问题。     

球形头部弹丸侵彻运动靶板的数值模拟

为研究球形头部弹丸高速侵彻运动靶板的侵彻规律,运用LS-DYNA动力分析软件仿真研究了不同条件下球形头部弹丸对靶板的正侵彻效应,获得了运动靶板厚度、材料和弹丸着速3种参数对侵彻过程中弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的响应规律。结果表明,随着着速的提高,弹丸翻转幅度和弹道偏移量逐渐减小;随着靶板厚度的增加,弹丸正向翻转角度和轴向剩余速度显著减小,而弹道偏移量增大;3种材料运动靶板中,4340钢靶对弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的影响最大,Weldox460钢次之,LY12铝最小。     

基于弹迹跟踪预测的舰艇定位方法

舰艇采用实测舰位法对岸上不可见目标进行远程攻击时,在已获取目标地理信息的情况下,我舰定位误差往往成为影响打击精度的关键因素。针对惯性导航长时间工作产生积累误差,以及卫星导航在战时易受干扰等情况,提出利用对单发弹丸的跟踪与预测,结合提取的岸上目标绝对定位数据和弹丸落点的偏差信息,反向推算发射舰相对岸上目标的位置,可较为精确地修正我舰的绝对定位数据,为后续射击提供修正手段。该方法减少了战时舰炮武器系统对导航的依赖,仅靠对单发弹丸跟踪和预测,即可提高后续对岸射击的精度。     

旋转弹丸空气动力特性数值解法

为提高在弹道计算和弹丸设计中弹丸空气动力系数精度,采用隐式LU算法求解N S方程并考虑代数湍流模型,在旋转物面边界条件下计算弹丸的阻力、升力、俯仰力矩、滚转阻尼力矩、马格努斯力和力矩。通过对美国T388等弹丸的气动力系数计算并与弹道靶试验数据进行比较,以及对某榴弹的气动力计算结果在弹道计算中进行应用分析,表明用数值模拟得到的旋转弹丸空气动力系数好于以前用工程方法给出的结果。     

能量传递在弹丸致伤效应中的研究

为了寻求一种量化的方法,更好地评估轻武器对肌体的致伤效能,根据肌体特性,以经典外弹道理论[1]和创伤弹道学理论[2]为依据,建立弹丸在肌体组织内的运动模型。利用脉冲X射线照相得到相关实验数据,运用Matlab软件对弹丸运动模型进行编程[3],计算出弹丸侵彻距枪口某距离处肌体靶标后,在肌体内的速度变化规律,从而计算出弹丸传递给人体能量的大小,再以此为依据快速评价出弹丸的致伤效能。     

基于箱粒子滤波的再入弹道目标跟踪

弹道目标在再入段运动方式的不确定性和复杂性导致了跟踪问题呈现非线性、不精确性。为此,引入一种"广义粒子滤波"算法——箱粒子滤波算法对再入段的弹道目标进行跟踪。该算法有别于传统点量测和误差统计模型,采用基于区间分析的箱粒子来处理这类不精确性,更加符合实际系统的工作情况,且克服了粒子滤波因需大量粒子拟合带来的实时性差的问题。仿真实验将新算法与粒子滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法进行了对比。仿真结果表明,在确保了跟踪精度的前提下,新算法计算效率更高,是个很有效的跟踪再入目标的非线性滤波算法。     

符号执行火控系统诸元解算程序测试用例生成技术

火控系统作为各种武器装备的中枢和大脑,控制着武器系统的运转,其有效性直接关系着射击的成败甚至武器系统的综合效能。诸元解算程序是将各种输入条件依据弹道模型经过多次迭代转换为射击诸元,由于其复杂性,当前软件测试用例只是在几个关键点上进行校验,很难覆盖程序所有分支和路径,存在着测试不充分。针对这个问题,提出了一种基于符号执行的用例自动生成技术,结合解弹道方程组约束条件和程序分支控制变量使用符号执行框架内能够得到覆盖所有可能的执行路径,从而保证测试的充分性。     

防空武器火控系统对空中目标参数估计方法仿真

针对防空武器火控系统的特点,提出了一种防空武器火控系统对空中目标参数估计的方法,可以在不知道目标距离的条件下得到目标的航向角与俯仰角,实现对目标的被动式跟踪,对估计误差的统计特性进行了分析,仿真结果表明了该方法比传统的估计方法更加可行.     

舰炮武器系统对大目标跟踪精度评估修正方法

随着技术的发展,舰炮武器系统的精度水平越来越高.在真实目标环境下一些影响系统精度评估的因素必须加以考虑,将具有相当外形尺度的目标作为点目标考虑势必带来系统精度评估的误差.针对大尺度目标,在目标坐标系下建立了目标外形尺度模型.利用目标坐标系和瞄准线坐标系之间的坐标变换,得到目标外形尺度在瞄准线法面上的描述,据此提出了一种大目标瞄准精度评估修正的计算方法.     

舰炮解命中迭代初值确定新方法

针对传统舰炮火控系统解命中迭代方法的不足,通过对舰炮解命中过程的分析,推导出了首次解命中和非首次解命中两种情况下精确预估弹丸飞行时间迭代初值的有效方法,进而建立了相应的舰炮火控系统解命中模型。分别对传统方法和新方法进行了比较仿真试验,试验证明,本方法较传统方法精度高,迭代次数少,计算周期短,可有效地提高舰炮武器系统的快速反应能力。所提出的方法对于提高舰炮武器作战效能具有理论和实际意义。     

自行高炮模拟仿真实验平台设计与实现

自行高炮模拟仿真实验平台可应用于火控原理教学和装备科研等场合。该实验平台以某型高炮构建解算模型,采用实物和半实物仿真的方法,以实际车体模型为运动载体,集成了导航、姿态测量系统、目标探测系统和武器系统的实体模型,在仿真火控计算机的控制下,可实现目标搜索、截获、电视自动跟踪、目标运动参数求取和射击诸元计算与输出等功能,同时,可处理车体姿态信息,实现瞄准线和武器线的稳定。该平台运动载体可以自动驾驶或遥控驾驶,配合仿真道路模拟车体姿态的变化,可以仿真短停射击和行进间射击等战术动作。     

近程防空武器网络化跟踪系统

研究多探测器航迹滤波与互联新技术与新方法,把数据融合的基本理论和计算机网络技术应用于近程防空武器的跟踪系统中,得到了近程防空武器网络化跟踪系统的框架.应用数据融合和计算机网络技术可以提高近程防空武器的使用效率.     

合成分队动态武器目标分配协同决策模型

针对合成分队地面作战特点,提出了一种动态武器目标分配的协同决策模型,该模型基于一种自适应决策中心的协同决策体系结构,以战场信息共享为核心,实现动态火力协同优化分配。提出了针对战场应急目标的一种快速火力分配方法,提高火力整体打击效率的火力适度分配优化方法,适应战场态势动态变化的anytime终止控制方法。仿真实例表明,该模型能够满足合成分队火力动态分配的需求,提高动态武器目标分配决策的合理性和科学性。     

装甲火控可靠性建模

装甲武器是陆军及其两栖机械化部队实施地面突击的主要兵器,也是海军陆战部队实施抢滩登陆、岛屿攻防的主要兵器。装甲火控是装甲武器的重要组成部分,其可靠性直接影响装甲武器的打击效能。两栖装甲武器肩负海上、陆上的作战使命,使用环境更加恶劣,可靠性问题更加突出。描述了装甲火控的一般组成、功能及工作方式,基于两栖装甲武器的使用特点,分析了装甲火控基本任务、工作方式和作战环境的关系,建立了不同任务剖面的可靠性模型,为装甲火控可靠性设计、分析提供了一种参考。     

坦克火控系统自动跟踪功能关键技术

结合现代军事发展,分析了现代坦克火控系统发展自动跟踪技术的必要性;根据我军现装备的坦克火控系统所具有的自动跟踪功能,分析了自动跟踪的相关技术,电视跟踪技术的原理,图像匹配法的涵义;系统介绍了电视跟踪中图像匹配法识别和跟踪目标,介绍了目标自动跟踪系统对目标识别和判定的一种具体方法.