【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)術彈道導彈技術的發(fā)展對各國的導彈防御系統(tǒng)提出了極大的挑戰(zhàn)。為了增強突防能力,現(xiàn)代的TBM目標可以在再入段產生大過載的螺旋機動,極大的增加了對其運動狀態(tài)進行估計的難度。首先,目標再入大氣層時會經(jīng)過有強烈電磁干擾的臨近空間,且高速運動會導致很強的紅外熱效應,必須采用只能得到角度測量值的紅外導引頭進行探測,使得系統(tǒng)狀態(tài)變量的可觀性很低;其次,目標再入速度極快使得末制導時間很短,而現(xiàn)有的估計器存在較大的誤差和延遲,難以滿足末制導精度和實時性的要求。本文針對TBM目標再入段的螺旋機動估計及相關問題,對目標運動特性建模、系統(tǒng)的可觀性及影響因素、估計算法以及估計器性能進行了較為全面的分析和研究。本文的主要研究內容如下。首先,分析了TBM目標再入段的運動狀態(tài)并建立了機理模型。建立目標落點慣性坐標系,以該坐標系為慣性基準建立視線系下的彈目相對運動方程,給出了目標螺旋機動在目標落點慣性系中的三維描述形式,并投影到視線系中,建立了機動加速度的機理模型,并給出了該機理模型的簡化描述方法。其次,進行了末制導系統(tǒng)的可觀性分析。將交會角引入到彈目相對運動方程中,利用可觀性矩陣分別分析了影響彈目相對距離和目標機動加速度可觀性的因素,以及不同交會角下系統(tǒng)狀態(tài)變量的可觀度,并設計了能夠提高系統(tǒng)可觀性的導引律。然后,對目標螺旋機動估計方法展開研究。針對目標螺旋機動幅值時變的問題,并為兼顧估計精度和收斂速度,設計了基于切換策略的過程噪聲自適應EKF估計器;并考慮到過程噪聲可以等效為模型誤差,在假設測量噪聲統(tǒng)計特性已知的情況下,將預測控制思想引入到濾波方法中,對模型誤差(即過程噪聲)進行預測與校正,并與傳統(tǒng)的EKF算法相結合,設計了非線性預測EKF估計器;分別對兩種方法進行了仿真和比較,并進行了協(xié)方差約束條件分析。最后,利用伴隨方法分析了估計器性能。建立混合連續(xù)離散的估計器的伴隨模型,在時域下分析了估計器的動態(tài)響應特性,包括誤差傳播特性、系統(tǒng)參數(shù)和估計器參數(shù)的選取對估計誤差和延遲的影響;在頻域下建立由真實目標機動到機動估計值的傳遞函數(shù),分析了估計器的帶寬,以及估計器和制導律在設計上存在的帶寬約束。
【圖文】：

常用的幾種非線性濾波算法

直于速度方向上可以產生螺旋機動。由文獻[1-6]可知在穩(wěn)態(tài)滾轉諧振頻螺旋運動可以表示為一個穩(wěn)定的簡諧運動，由此來給出目標做螺旋運動學描述。根據(jù)文獻[2]所述，由于彈體結構的不對稱性，TBM 目標再入過程中的螺率隨高度和時間的變化關系如圖 2-3 所示。
【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

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

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本文編號：2676789