近年來臨近空間高超聲速飛行器的快速發(fā)展,使得各軍事大國(guó)必需考慮此類目標(biāo)的防御問題,以及由此誕生的新作戰(zhàn)樣式—反臨近空間目標(biāo)作戰(zhàn)。但由于臨近空間目標(biāo)飛行高度和環(huán)境特殊,使得反臨近空間目標(biāo)與傳統(tǒng)防空反導(dǎo)目標(biāo)有較大不同,這給現(xiàn)有防空反導(dǎo)系統(tǒng)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為提高針對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)的防御性能,降低此類目標(biāo)對(duì)我國(guó)國(guó)防安全帶來的威脅,論文主要研究了基于臨近空間高超聲速目標(biāo)紅外探測(cè)特性的無人機(jī)高精度目標(biāo)探測(cè)、定位與跟蹤技術(shù)。論文首先分析了臨近空間高超聲速目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性、對(duì)比了可用于臨近空間目標(biāo)探測(cè)的多種探測(cè)平臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn),并結(jié)合臨近空間目標(biāo)的紅外特性和紅外傳感器特性,設(shè)計(jì)了無人機(jī)搭載紅外預(yù)警系統(tǒng)和激光雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)對(duì)臨近空間目標(biāo)探測(cè)、定位與跟蹤的方案,研究了基于距離/角度模型的目標(biāo)定位算法和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)速算法等關(guān)鍵技術(shù),并采用蒙特卡羅方法對(duì)目標(biāo)定位算法和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)測(cè)速算法誤差精度進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明姿態(tài)誤差是影響目標(biāo)位置精度和速度測(cè)量精度的主要原因。其次,論文研究了多無人機(jī)編隊(duì)飛行背景下的結(jié)合無人機(jī)傳感器不同探測(cè)特性的目標(biāo)協(xié)同定位方法,主要包括基于距離/角度模型的空間兩點(diǎn)交會(huì)定位方法,基于攝像機(jī)小孔成像原理的目標(biāo)交叉定位方法,以及基于紅外角度觀測(cè)信息的最優(yōu)目標(biāo)定位方法,并重點(diǎn)研究了基于紅外角度觀測(cè)信息的最小二乘最優(yōu)目標(biāo)定位方法,分析了該目標(biāo)定位方法的誤差影響因素。論文在無人機(jī)目標(biāo)定位的基礎(chǔ)上,研究了基于無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型輔助的目標(biāo)跟蹤濾波方法,主要工作包括針對(duì)目標(biāo)助推段飛行特性和無人機(jī)目標(biāo)定位系統(tǒng)特性,建立了基于CA模型的線性系統(tǒng)方程和基于距離/角度定位模型的非線性量測(cè)方程,設(shè)計(jì)了基于UKF的目標(biāo)動(dòng)態(tài)跟蹤濾波算法,并仿真驗(yàn)證了算法的快速收斂性和高精度特性。最后,搭建了無人機(jī)臨近空間目標(biāo)定位跟蹤仿真平臺(tái),設(shè)計(jì)了無人機(jī)-目標(biāo)航跡仿真子系統(tǒng)、導(dǎo)航信息仿真子系統(tǒng)、無人機(jī)目標(biāo)探測(cè)傳感器仿真子系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤濾波仿真子系統(tǒng)。并有效驗(yàn)證了面向臨近空間高超聲速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的UKF跟蹤濾波算法性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案是可行的,具有較好的實(shí)際參考意義。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：E926.4
【部分圖文】：

（3）預(yù)警時(shí)間短由于此類飛行器的高超聲速特性，從雷達(dá)發(fā)現(xiàn)飛行器開始至飛行器擊中目標(biāo)的時(shí)間非常，導(dǎo)致雷達(dá)所能提供的最大預(yù)警時(shí)間非常有限，僅為 6min，如果是常規(guī)的防空雷達(dá)，預(yù)警會(huì)更短。如何增加系統(tǒng)預(yù)警時(shí)間，有效防御這類目標(biāo)是未來關(guān)注的重點(diǎn)。.3 面向臨近空間飛行器的無人機(jī)目標(biāo)探測(cè)方案設(shè)計(jì)由上述分析可知：臨近空間飛行器兼具彈道導(dǎo)彈的突防性和巡航導(dǎo)彈的靈活性，具有早現(xiàn)難、軌跡跟蹤難以及預(yù)警時(shí)間短等特點(diǎn)，現(xiàn)有預(yù)警系統(tǒng)在針對(duì)此類飛行器時(shí)預(yù)警性能嚴(yán)足，無法滿足高精度實(shí)時(shí)定位跟蹤的需求。為提高針對(duì)臨近空間飛行器的探測(cè)定位能力，以臨近空間飛行器目標(biāo)特性和高精度、大范圍持續(xù)追蹤定位需求為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合理有效的定位方案。因此，本小節(jié)將主要從探測(cè)平臺(tái)選擇、目標(biāo)探測(cè)傳感器配置以及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)等方面展開工作。.3.1 臨近空間高超聲速目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)選擇現(xiàn)有的可用于臨近空間目標(biāo)的探測(cè)平臺(tái)分類示意圖如下圖所示：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2841674