發(fā)布時間：2020-07-22 21:04

【摘要】：本論文從制導(dǎo)彈藥對精確導(dǎo)引技術(shù)的需求出發(fā),以傳統(tǒng)制導(dǎo)律的對比、偏置比例導(dǎo)引律和變增益比例導(dǎo)引律的理論研究及工程化應(yīng)用為重點研究內(nèi)容,開展了全面系統(tǒng)地研究工作,可為我國精確制導(dǎo)彈藥的研制提供一定的理論依據(jù)。論文總結(jié)了國外先進精確制導(dǎo)彈藥的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,概括了當(dāng)前傳統(tǒng)制導(dǎo)律、多約束制導(dǎo)律的發(fā)展及有待進一步深入研究的問題。通過構(gòu)造包含相同制導(dǎo)系統(tǒng)動力學(xué)的比例導(dǎo)引、速度追蹤和積分比例導(dǎo)引的線性化模型,全面對比研究了三種制導(dǎo)律在不同誤差作用下的制導(dǎo)精度。研究表明:當(dāng)末制導(dǎo)時間充足時,所有確定性誤差對比例導(dǎo)引(N≥3)和積分比例導(dǎo)引(N≥2)的制導(dǎo)精度的影響可以消除,對于速度追蹤制導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)引頭零位誤差的影響難以消除;當(dāng)末制導(dǎo)時間充足時,隨機性誤差對制導(dǎo)精度的影響難以消除,且隨機性誤差作用下的比例導(dǎo)引和積分比例導(dǎo)引脫靶量相同,均大于速度追蹤脫靶量。研究了對固定目標(biāo)的開環(huán)偏置比例導(dǎo)引律,利用彈目相對幾何運動學(xué)推導(dǎo)出需用偏置積分量與期望落角間的函數(shù)關(guān)系;利用彈道的相平面軌跡曲線圖給出了偏置比例導(dǎo)引的穩(wěn)定域;對比研究了偏置比例導(dǎo)引與彈道成型制導(dǎo)律。彈道仿真及工程應(yīng)用分析表明:盡管偏置比例導(dǎo)引的過載及視場角需求均大于彈道成型制導(dǎo)律,落角精度略低于彈道成型,但偏置比例導(dǎo)引執(zhí)行不需要剩余飛行時間信息、實時彈目視線角信息,大大降低了對硬件需求,因此前者更適用于低成本化制導(dǎo)彈藥對固定目標(biāo)的落角約束問題。研究了用于地面勻速運動目標(biāo)的開環(huán)偏置比例導(dǎo)引律和閉環(huán)偏置比例導(dǎo)引律。研究表明:當(dāng)目標(biāo)勻速運動時,開環(huán)偏置比例導(dǎo)引律可以實現(xiàn)對目標(biāo)的落角約束;相比于開環(huán)偏置比例導(dǎo)引律,閉環(huán)偏置比例導(dǎo)引律表現(xiàn)出更好的抗干擾能力,尤其抗目標(biāo)機動干擾。研究了基本的變增益比例導(dǎo)引律,從理論上證明了變增益比例導(dǎo)引實現(xiàn)大落角的可行性,并給出了變增益比例導(dǎo)引彈道過載及視場角需求的一般性規(guī)律。深入研究了一種通過將中導(dǎo)導(dǎo)航比取為1來同時實現(xiàn)落角與視場角約束的變增益比例導(dǎo)引。研究表明,這種制導(dǎo)律可以在增大落角的同時滿足視場角約束,若初始目標(biāo)視角較小,但由于不能充分利用導(dǎo)引頭視場角資源,將使得這種制導(dǎo)律的落角能力嚴重下降。研究了一種考慮視場角及過載雙重約束的變增益比例導(dǎo)引律。利用理論推導(dǎo)出的落角約束下導(dǎo)航比與過載、視場角約束的函數(shù)關(guān)系,針對不同速度變化范圍對應(yīng)三種類型過載約束的情況,在均滿足落角約束情況下實現(xiàn)了視場角及過載的雙重約束。仿真表明,這類變增益制導(dǎo)律既可充分利用了彈道資源,又最大限度地挖掘了變增益比例導(dǎo)引律的落角能力。利用線性化模型,研究了變增益比例導(dǎo)引律的制導(dǎo)精度,分析表明,當(dāng)末制導(dǎo)段時間充足且導(dǎo)航比大于等于3時,目標(biāo)視角約束和導(dǎo)引頭零位誤差帶來的不利用影響均可以消除。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ410
【圖文】：

第三代為先進紅外成像制導(dǎo)技術(shù)，特點是采用中、長波，其標(biāo)志性技術(shù)為采用凝視焦平面陣或掃描焦平面陣紅外探測器技術(shù)[4]。1.2.1.1 紅外點源尋的制導(dǎo)技術(shù)第一代被動紅外尋的制導(dǎo)技術(shù)是將處于背景中的目標(biāo)視為一個 點源 處理的技術(shù)，導(dǎo)引頭從背景噪聲中提取紅外目標(biāo)信號，導(dǎo)引頭本質(zhì)上是一種能量檢測系統(tǒng)，目標(biāo)、背景都是檢測對象，它需要從空間、時間和光譜等方面經(jīng)調(diào)制濾波后，提取目標(biāo)信號。采用紅外點源尋的制導(dǎo)技術(shù)有代表性的型號為美國 響尾蛇 AIM-9 近程空空導(dǎo)彈，見圖 1.1(a)。 響尾蛇 導(dǎo)彈采用發(fā)射前鎖定，在導(dǎo)彈發(fā)射前啟動導(dǎo)彈的紅外位標(biāo)器搜索目標(biāo)，只有在紅外位標(biāo)器和鎖定目標(biāo)后才發(fā)射導(dǎo)彈。經(jīng)過持續(xù)的改進和發(fā)展，響尾蛇 空空導(dǎo)彈已經(jīng)形成一個龐大的家族，其工作波段也從短波紅外(1~2.5μm)擴展到中波紅外(3~5μm)，從常溫探紅外測器發(fā)展到致冷紅外探測器，信號處理技術(shù)也由模擬信號處理發(fā)展到數(shù)字信號處理，以 AIM-9L 為代表的型號最終達到了被動紅外點源尋的技術(shù)的巔峰水平，見圖 1.1(b)。

北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文1.2.1.2 紅外成像制導(dǎo)技術(shù)作為第二代紅外尋的制導(dǎo)技術(shù)，紅外成像制導(dǎo)廣泛用于空地、地地制導(dǎo)彈藥。紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈多采用制冷多元線列探測器和旋轉(zhuǎn)光機掃描相結(jié)合的方法，實現(xiàn)探測對空間二維圖像的讀出，利用串掃或串并掃體制，具有一定的抗干擾能力，可以實現(xiàn)發(fā)射前、發(fā)射后鎖定。由于紅外成像導(dǎo)引頭體積、質(zhì)量較大，一般用在口徑較大的空地導(dǎo)彈中。采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的典型代表為美國 AGM-65D 小牛 空地導(dǎo)彈以及紅外型制導(dǎo)炸彈 GBU-15(V)32/B[5]。

北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文1.2.1.2 紅外成像制導(dǎo)技術(shù)作為第二代紅外尋的制導(dǎo)技術(shù)，紅外成像制導(dǎo)廣泛用于空地、地地制導(dǎo)彈藥。紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈多采用制冷多元線列探測器和旋轉(zhuǎn)光機掃描相結(jié)合的方法，實現(xiàn)探測對空間二維圖像的讀出，利用串掃或串并掃體制，具有一定的抗干擾能力，可以實現(xiàn)發(fā)射前、發(fā)射后鎖定。由于紅外成像導(dǎo)引頭體積、質(zhì)量較大，一般用在口徑較大的空地導(dǎo)彈中。采用紅外成像制導(dǎo)技術(shù)的典型代表為美國 AGM-65D 小牛 空地導(dǎo)彈以及紅外型制導(dǎo)炸彈 GBU-15(V)32/B[5]。

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本文編號：2766344