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

【摘要】：近年來,以美國為首的諸多國家大力發(fā)展臨近空間高超聲速飛行器,其具有速度極高且同時具有一定機動能力,攻擊性強且難于探測等特點,給國家安全帶來了巨大的威脅。因而,其防御技術(shù)的研究具有重要意義。對高超聲速飛行目標實施攔截的難點主要在于探測不準:(1)空天背景中的雜波給探測帶來干擾和噪聲,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)高速飛行的目標會與大氣發(fā)生強烈作用,產(chǎn)生等離子體影響電磁波的正常傳播。高超聲速目標的機動過載一般較小,如果中-末交班成功,可認為攔截器具有對于目標的機動優(yōu)勢,所以攔截成功概率主要受探測不準的影響而降低。因此,本文采用多個攔截器分時發(fā)射、分時攔截的方案,對于分時攔截方案中的信息處理問題進行了相關(guān)研究。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面。首先,對分時攔截方案及方案中涉及的信息處理問題進行了描述。定義相關(guān)的坐標系,給出彈-目相對運動方程;通過分時攔截的幾何示意圖和工作時序圖說明方案的具體內(nèi)容和步驟,給出分時攔截方案中信息傳遞的計算公式,并對整體的攔截過程按時間分為估計段和預(yù)報段,方便后續(xù)的分段研究。其次,對高超聲速飛行器的運動特性進行了分析,并選定了跟蹤模型。通過對高超聲速飛行器進行彈道仿真,依據(jù)仿真結(jié)果分析了高超聲速飛行的運動特性,依據(jù)高超聲速飛行的運動特性選擇合適的加速度跟蹤模型,結(jié)合彈-目相對運動方程,得到攔截器對目標的跟蹤模型。然后,對估計段的相關(guān)信息處理問題進行了研究。估計段的工作任務(wù)是獲得兩枚攔截器的彈-目相對運動信息以生成制導(dǎo)指令。對此,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。對于基于幾何解算的方法,通過分析前一枚攔截器的彈-目相對運動信息的估計誤差在信息傳遞過程中對后續(xù)攔截器制導(dǎo)誤差的影響,得出對前一枚攔截器信息估計精度的要求,并為此設(shè)計了末制導(dǎo)律來提高相對運動信息的可觀性。通過仿真說明了制導(dǎo)律的有效性。對于基于協(xié)同濾波的方法,通過可觀度計算可知后一枚攔截器的制導(dǎo)信息的估計精度穩(wěn)定可靠,但其對目標加速度的跟蹤和目標運動信息的計算效果不如基于幾何解算的方法。最后,研究了預(yù)報段的信息處理問題,給出了兩種預(yù)報方法,一是基于外推法的目標彈道預(yù)報方法,二是基于預(yù)警信息的目標彈道預(yù)報方法。利用估計段得到的目標加速度的估計預(yù)報目標接下來的加速度,用于預(yù)報目標的彈道;論文對兩種預(yù)報方法進行了對比,并針對基于預(yù)警信息的預(yù)報方法為后續(xù)的攔截器設(shè)計了基于預(yù)測命中點的中制導(dǎo)律;對不同預(yù)報時長分別針對“直接外推法預(yù)報+比例導(dǎo)引”和“引入預(yù)警信息預(yù)報+文中設(shè)計制導(dǎo)律”兩種方法進行了仿真,定性地分析了預(yù)報的可行時長,及不同預(yù)報時長下合適的處理方法。
【關(guān)鍵詞】：多攔截器協(xié)同 分時攔截 目標跟蹤 信息可觀性 制導(dǎo)律設(shè)計
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 主要存在的問題17-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第2章 分時攔截問題描述20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 彈-目相對運動模型20-23
• 2.2.1 坐標系定義20
• 2.2.2 坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系20-21
• 2.2.3 彈-目相對運動方程21-23
• 2.3 分時攔截方案及信息處理問題描述23-26
• 2.3.1 分時攔截方案描述23-24
• 2.3.2 分時攔截方案中的信息處理問題描述24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 高超聲速飛行器運動特性分析27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 高超聲速飛行器氣動模型建立27-30
• 3.3 基于彈道仿真結(jié)果的高超聲速飛行器運動特性分析30-34
• 3.3.1 仿真初值及各項參數(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 估計段信息處理問題研究35-61
• 4.1 引言35
• 4.2 高超聲速目標的跟蹤模型及跟蹤算法35-38
• 4.2.1 高超聲速目標的跟蹤模型35-36
• 4.2.2 高超聲速目標的跟蹤算法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 兩種方法對比及分析59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 第5章 預(yù)報段信息處理問題研究61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 基于直接外推的高超聲速目標彈道預(yù)報61-65
• 5.2.1 預(yù)報模型61-62
• 5.2.2 對目標加速度的預(yù)報62-65
• 5.3 基于預(yù)警信息的高超聲速目標彈道預(yù)報65-67
• 5.3.1 預(yù)報模型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 基于外推法的目標彈道預(yù)報仿真67-70
• 5.4.2 基于預(yù)警信息的目標彈道預(yù)報仿真70-73
• 5.4.3 兩種方法對比及分析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75-76
• 6.3 基于預(yù)測命中點的中制導(dǎo)律設(shè)計76-81
• 6.4 關(guān)于目標彈道預(yù)報方法和中制導(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)于目標彈道預(yù)報效果的綜合仿真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90-94
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果94-96
• 致謝96

【參考文獻】

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本文編號：446329