一种由分立导引头集成构建的复合末制导系统

复杂战场环境下的舰船目标探测,采用单一制导模式的末制导系统难以实现精确探测,发展多模复合制导,提高目标选择判别能力、抗干扰能力和突防能力是反舰导弹的必然趋势。充分利用红外成像和主动雷达的互补信息,从空间对准、数据关联、目标判别3个方面提出了利用分立导引头构建复合制导系统的实现方法。     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应径向基空间末制导律

为使舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,考虑驾驶仪动态特性,基于自适应径向基逼近网络与动态面提出一种空间末制导律。构建弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模,运用自适应径向基逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了系统的视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明:该末制导律使制导炮弹在空间中打击不同机动形式的近岸目标时,具备良好的末制导性能。     

基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法

为量化无动力滑翔飞行器末制导初始参数不确定性的综合影响,提升飞行器落点精度,提出基于不确定性的末制导初始参数优化设计方法。面向飞行器末端高动态打击需求,采用落角约束下的滑模变结构导引律进行实时弹道成型,进而考虑末制导初始参数的不确定性。以落点有效毁伤半径概率和落点圆概率偏差为多优化目标,建立基于不确定性的末制导初始参数及制导律参数优化模型。针对这一不确定性优化模型,研究利用高效全局优化和蒙特卡洛方法,给出末制导初始参数及制导律参数的最优设计方案。仿真结果表明:该方法能显著提升落点精度,为方案设计阶段飞行器末制导交接点的选取提供决策支持。     

红外制导防空导弹落入概率评定研究

红外制导防空导弹飞行试验受用弹量的限制,仅能考核制导精度指标,对导弹落入概率、杀伤区边界条件以及引战配合效率等重要战术技术指标难以进行合理考核。给出了导弹制导精度、脱靶量和落入概率的内在含义,针对红外制导防空导弹攻击高低速目标的制导精度指标,采用弹道仿真与飞行试验相结合的方法,研究了导弹落入概率和制导精度的评定方法,用弹道仿真数据评估导弹落入以目标质心为中心的不同区域的概率。     

基于扩展比例导引律的制导模型

针对常用比例导弹导引律制导命中率低的问题,分析了比例导引律、偏置比例导引律、修正比例导引律的制导性能,提出了一种基于扩展比例导引律的制导模型,经仿真表明,该导引律具有目标垂直和水平机动跟踪能力,提升了反导作战的机动能力和效率。     

一种新的复合导引头多源异步信息融合精确拦截算法

针对单一制导体制难以满足现代战场作战需求,而多传感器数据更新率不同步的问题,建立一种新的微惯导/毫米波/红外复合制导体制,研究了该体制下多传感器异步信息融合的时间同步和空间配准问题;提出一种自适应Unscented卡尔曼滤波算法,该算法采用预测残差构造状态模型误差统计量,通过自适应因子调整状态模型信息对状态参数估值的贡献,有效控制状态模型噪声异常对状态参数估值的影响。将提出的算法应用到微惯导/毫米波/红外复合制导系统中进行仿真验证,结果表明,提出的自适应Unscented卡尔曼滤波算法的解算精度高于标准扩展卡尔曼滤波和Unscented卡尔曼滤波算法,能有效提高导弹的制导的解算精度。     

多约束下的高超声速飞行器三维非线性自适应末制导律

面向多约束下高超声速飞行器末制导过程中的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,设计一种适于高超声速飞行器的三维非线性自适应末制导律。为了模型描述的完整性和简洁性,引入视线旋量和旋量速度的概念,并基于此建立三维制导参考模型和实际系统的表达式;为了保证制导律的鲁棒性和自适应性,基于自适应控制理论,设计一种三维非线性自适应制导律;通过数学推导证明了该制导律的稳定性。该制导律能够从理论上克服高超声速飞行器末制导面临的通道耦合、参数扰动、模型失配等突出问题,满足多约束制导要求。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。     

复合导引头多源异步信息融合精确拦截算法

针对单一制导体制难以满足现代战场作战需求且多传感器数据更新率不同步的问题,建立一种新的微惯导/毫米波/红外复合制导体制,研究了该体制下多传感器异步信息融合的时间同步和空间配准问题;提出一种自适应无迹卡尔曼滤波算法,该算法采用预测残差构造状态模型误差统计量,通过自适应因子调整状态模型信息对状态参数估值的贡献,有效控制状态模型噪声异常对状态参数估值的影响。将提出的算法应用到微惯导/毫米波/红外复合制导系统中进行仿真验证,结果表明,提出的自适应无迹卡尔曼滤波算法的解算精度高于标准扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法,能有效提高导弹的制导的解算精度。     

基于非线性最优反馈控制的远程拦截闭环制导

利用非线性最优反馈控制和伪谱轨迹快速重构技术,设计了一种有限推力空间远程拦截自适应闭环制导方法。首先建立了有限推力远程拦截最优制导问题模型,并给出了适用于该问题的非线性最优反馈控制求解原理。然后,将空间变轨动力学模型特点和伪谱法相结合,设计了基于状态量缩减的计算效率改进策略以提高轨迹优化的实时性。基于改进伪谱法进行连续轨迹快速重构,利用开环最优解形成闭环反馈,从而保证制导指令的实时更新,并通过引入控制逻辑对制导算法进行改进。时间最短远程拦截仿真表明,该闭环制导方法在保证任务指标最优性的同时,可以有效抑制J2摄动和计算误差的影响,具有较高的制导精度、自适应性和鲁棒性。     

激光探测双胶合透镜校正光学像差方法

针对制导装置光学系统小型化和提高光斑像质的问题,基于初级像差理论,同时结合仿真与像质评价软件,提出了通过设计双胶合透镜组来校正光学像差的方法。该方法在光学系统初始设计阶段引入初级像差理论,设计双胶合透镜来校正光学系统的固有像差,使用像质评价软件对整个光学系统生成的光斑质量进行评估。结果表明,双胶合光学系统的生成的光斑在满足巡飞武器用激光半主动制导装置的指标要求的同时,能以较小的设计空间(入瞳直径D=30 mm,透镜组物方面到光敏面的距离为21.5 mm,从入瞳光阑到光敏面的距离是45.5 mm)有效减少单透镜带来的光学像差。