本文關(guān)鍵詞：高超聲速飛行器分時(shí)攔截信息處理問(wèn)題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),以美國(guó)為首的諸多國(guó)家大力發(fā)展臨近空間高超聲速飛行器,其具有速度極高且同時(shí)具有一定機(jī)動(dòng)能力,攻擊性強(qiáng)且難于探測(cè)等特點(diǎn),給國(guó)家安全帶來(lái)了巨大的威脅。因而,其防御技術(shù)的研究具有重要意義。對(duì)高超聲速飛行目標(biāo)實(shí)施攔截的難點(diǎn)主要在于探測(cè)不準(zhǔn):(1)空天背景中的雜波給探測(cè)帶來(lái)干擾和噪聲,如其他電磁波及臨近空間環(huán)境中各種電磁波的反射、折射;(2)高速飛行的目標(biāo)會(huì)與大氣發(fā)生強(qiáng)烈作用,產(chǎn)生等離子體影響電磁波的正常傳播。高超聲速目標(biāo)的機(jī)動(dòng)過(guò)載一般較小,如果中-末交班成功,可認(rèn)為攔截器具有對(duì)于目標(biāo)的機(jī)動(dòng)優(yōu)勢(shì),所以攔截成功概率主要受探測(cè)不準(zhǔn)的影響而降低。因此,本文采用多個(gè)攔截器分時(shí)發(fā)射、分時(shí)攔截的方案,對(duì)于分時(shí)攔截方案中的信息處理問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)研究。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。首先,對(duì)分時(shí)攔截方案及方案中涉及的信息處理問(wèn)題進(jìn)行了描述。定義相關(guān)的坐標(biāo)系,給出彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程;通過(guò)分時(shí)攔截的幾何示意圖和工作時(shí)序圖說(shuō)明方案的具體內(nèi)容和步驟,給出分時(shí)攔截方案中信息傳遞的計(jì)算公式,并對(duì)整體的攔截過(guò)程按時(shí)間分為估計(jì)段和預(yù)報(bào)段,方便后續(xù)的分段研究。其次,對(duì)高超聲速飛行器的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析,并選定了跟蹤模型。通過(guò)對(duì)高超聲速飛行器進(jìn)行彈道仿真,依據(jù)仿真結(jié)果分析了高超聲速飛行的運(yùn)動(dòng)特性,依據(jù)高超聲速飛行的運(yùn)動(dòng)特性選擇合適的加速度跟蹤模型,結(jié)合彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程,得到攔截器對(duì)目標(biāo)的跟蹤模型。然后,對(duì)估計(jì)段的相關(guān)信息處理問(wèn)題進(jìn)行了研究。估計(jì)段的工作任務(wù)是獲得兩枚攔截器的彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息以生成制導(dǎo)指令。對(duì)此,文中提出兩種信息獲取方法,分別為基于幾何解算的方法和基于協(xié)同濾波的方法。對(duì)于基于幾何解算的方法,通過(guò)分析前一枚攔截器的彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息的估計(jì)誤差在信息傳遞過(guò)程中對(duì)后續(xù)攔截器制導(dǎo)誤差的影響,得出對(duì)前一枚攔截器信息估計(jì)精度的要求,并為此設(shè)計(jì)了末制導(dǎo)律來(lái)提高相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息的可觀性。通過(guò)仿真說(shuō)明了制導(dǎo)律的有效性。對(duì)于基于協(xié)同濾波的方法,通過(guò)可觀度計(jì)算可知后一枚攔截器的制導(dǎo)信息的估計(jì)精度穩(wěn)定可靠,但其對(duì)目標(biāo)加速度的跟蹤和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息的計(jì)算效果不如基于幾何解算的方法。最后,研究了預(yù)報(bào)段的信息處理問(wèn)題,給出了兩種預(yù)報(bào)方法,一是基于外推法的目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)方法,二是基于預(yù)警信息的目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)方法。利用估計(jì)段得到的目標(biāo)加速度的估計(jì)預(yù)報(bào)目標(biāo)接下來(lái)的加速度,用于預(yù)報(bào)目標(biāo)的彈道;論文對(duì)兩種預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了對(duì)比,并針對(duì)基于預(yù)警信息的預(yù)報(bào)方法為后續(xù)的攔截器設(shè)計(jì)了基于預(yù)測(cè)命中點(diǎn)的中制導(dǎo)律;對(duì)不同預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)分別針對(duì)“直接外推法預(yù)報(bào)+比例導(dǎo)引”和“引入預(yù)警信息預(yù)報(bào)+文中設(shè)計(jì)制導(dǎo)律”兩種方法進(jìn)行了仿真,定性地分析了預(yù)報(bào)的可行時(shí)長(zhǎng),及不同預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)下合適的處理方法。
【關(guān)鍵詞】：多攔截器協(xié)同 分時(shí)攔截 目標(biāo)跟蹤 信息可觀性 制導(dǎo)律設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TJ765;V249
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題背景及研究目的11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 高超聲速飛行器攔截方案的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 多攔截器協(xié)同制導(dǎo)問(wèn)題的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 高超聲速飛行器跟蹤模型及算法研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.4 主要存在的問(wèn)題17-18
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第2章 分時(shí)攔截問(wèn)題描述20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型20-23
• 2.2.1 坐標(biāo)系定義20
• 2.2.2 坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系20-21
• 2.2.3 彈-目相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程21-23
• 2.3 分時(shí)攔截方案及信息處理問(wèn)題描述23-26
• 2.3.1 分時(shí)攔截方案描述23-24
• 2.3.2 分時(shí)攔截方案中的信息處理問(wèn)題描述24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 高超聲速飛行器運(yùn)動(dòng)特性分析27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 高超聲速飛行器氣動(dòng)模型建立27-30
• 3.3 基于彈道仿真結(jié)果的高超聲速飛行器運(yùn)動(dòng)特性分析30-34
• 3.3.1 仿真初值及各項(xiàng)參數(shù)30
• 3.3.2 仿真結(jié)果及分析30-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 估計(jì)段信息處理問(wèn)題研究35-61
• 4.1 引言35
• 4.2 高超聲速目標(biāo)的跟蹤模型及跟蹤算法35-38
• 4.2.1 高超聲速目標(biāo)的跟蹤模型35-36
• 4.2.2 高超聲速目標(biāo)的跟蹤算法36-38
• 4.3 基于幾何解算的信息獲取方法38-47
• 4.3.1 誤差傳遞特性分析38-42
• 4.3.2 濾波的可觀性分析42-47
• 4.4 基于協(xié)同濾波的信息獲取方法47-49
• 4.4.1 協(xié)同濾波模型建立47-49
• 4.4.2 濾波的可觀性分析49
• 4.5 仿真結(jié)果及分析49-59
• 4.5.1 基于幾何解算的信息獲取仿真50-54
• 4.5.2 基于協(xié)同濾波的信息獲取仿真54-59
• 4.5.3 兩種方法對(duì)比及分析59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 第5章 預(yù)報(bào)段信息處理問(wèn)題研究61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 基于直接外推的高超聲速目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)61-65
• 5.2.1 預(yù)報(bào)模型61-62
• 5.2.2 對(duì)目標(biāo)加速度的預(yù)報(bào)62-65
• 5.3 基于預(yù)警信息的高超聲速目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)65-67
• 5.3.1 預(yù)報(bào)模型65-66
• 5.3.2 模型修正66-67
• 5.4 仿真結(jié)果與分析67-73
• 5.4.1 基于外推法的目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)仿真67-70
• 5.4.2 基于預(yù)警信息的目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)仿真70-73
• 5.4.3 兩種方法對(duì)比及分析73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 第6章 中制導(dǎo)律設(shè)計(jì)及綜合仿真75-88
• 6.1 引言75
• 6.2 基于比例導(dǎo)引的中制導(dǎo)律設(shè)計(jì)75-76
• 6.3 基于預(yù)測(cè)命中點(diǎn)的中制導(dǎo)律設(shè)計(jì)76-81
• 6.4 關(guān)于目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)方法和中制導(dǎo)律選取的綜合仿真81-86
• 6.4.1 仿真參數(shù)81-82
• 6.4.2 關(guān)于目標(biāo)彈道預(yù)報(bào)效果的綜合仿真82-85
• 6.4.3 關(guān)于攔截器制導(dǎo)效果的綜合仿真85-86
• 6.5 本章小結(jié)86-88
• 結(jié)論88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果94-96
• 致謝96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：446329