【摘要】：網(wǎng)絡(luò)化防空火控系統(tǒng)是數(shù)字化和信息化條件下出現(xiàn)的一種新的防空作戰(zhàn)體系,代表了未來我國近程防空武器系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。根據(jù)現(xiàn)行地面防空部隊(duì)作戰(zhàn)“連-營-旅團(tuán)”分級(jí)特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)化防空火控系統(tǒng)可分為連級(jí)防空火控系統(tǒng)、營級(jí)防空火控系統(tǒng)及旅團(tuán)級(jí)防空火控系統(tǒng)。通信系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)化防空火控系統(tǒng)中的重要保障設(shè)施,承擔(dān)著系統(tǒng)中的目標(biāo)跟蹤探測單元、指揮火控單元以及武器發(fā)射單元間高效、實(shí)時(shí)的信息交互任務(wù)。在已有通信設(shè)備硬件條件下,隨著防空火控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化,各組成單元間所需傳輸?shù)男畔⒘侩S之增多,導(dǎo)致通信系統(tǒng)負(fù)擔(dān)不斷加重,網(wǎng)絡(luò)擁塞等問題日益突出。在不改變現(xiàn)有通信系統(tǒng)硬件組成的條件下,原有通信系統(tǒng)通信規(guī)則已無法滿足實(shí)際作戰(zhàn)需求。針對此問題,若對已定型項(xiàng)目的通信系統(tǒng)硬件設(shè)備進(jìn)行升級(jí),按國家標(biāo)準(zhǔn),需重新進(jìn)行高原試驗(yàn)、電磁兼容性試驗(yàn)等環(huán)節(jié),大大增加了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。為此,研究探索一種新的信息通信規(guī)則,協(xié)調(diào)各組成單元間的信息交互過程,滿足防空火控系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求,具有重要的理論意義和國防應(yīng)用價(jià)值。事件觸發(fā)機(jī)制作為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)之一,已取得了許多有價(jià)值的研究成果。本文根據(jù)我國各級(jí)網(wǎng)絡(luò)化防空火控系統(tǒng)中通信系統(tǒng)的特點(diǎn),借鑒事件觸發(fā)機(jī)制的思想設(shè)計(jì)了不同的信息通信規(guī)則,在不顯著降低精度指標(biāo)的前提下,達(dá)到減輕通信系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的目的。本文的研究成果包括以下幾個(gè)方面。(1)由于目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)精度提高、探測設(shè)備前置、所需探測范圍擴(kuò)大等實(shí)際作戰(zhàn)需求,已有連級(jí)防空火控系統(tǒng)中的目標(biāo)探測單元數(shù)目增加,通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量增大,負(fù)擔(dān)加重。針對此問題,在不改變已有通信硬件設(shè)備條件下,本文依據(jù)各探測器量測新息方差大小,提出了一種帶有波門修正的事件觸發(fā)機(jī)制,協(xié)調(diào)各目標(biāo)探測單元與指揮火控單元間的信息交互過程。推導(dǎo)了所提機(jī)制下的狀態(tài)估計(jì)算法。最后通過利用實(shí)際采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真分析,結(jié)果表明:所提機(jī)制及相應(yīng)算法可在保證指揮火控單元估計(jì)精度的同時(shí),減輕通信系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。(2)對于連級(jí)防空火控系統(tǒng)中通信系統(tǒng)負(fù)擔(dān)過重的問題,通過對探測單元各量測分量單獨(dú)設(shè)計(jì)事件觸發(fā)條件,提出了一種基于加權(quán)量測新息的多通道解耦事件觸發(fā)機(jī)制,相比于現(xiàn)有的傳統(tǒng)事件觸發(fā)機(jī)制及上一部分提出的帶有波門修正的事件觸發(fā)機(jī)制,可進(jìn)一步減少通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量。隨后,推導(dǎo)了所提出的基于加權(quán)量測新息的多通道解耦事件觸發(fā)機(jī)制下的狀態(tài)估計(jì)算法,給出了算法估計(jì)誤差有界的條件。最后,利用實(shí)際系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明:基于加權(quán)量測新息的多通道解耦事件觸發(fā)機(jī)制的應(yīng)用,可在滿足指揮火控單元估計(jì)精度的同時(shí),進(jìn)一步減少通信系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)量,減輕通信系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。(3)現(xiàn)有營級(jí)防空火控系統(tǒng)中各單元連接組網(wǎng)后,通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量增加,在已有通信設(shè)備硬件條件下,現(xiàn)有通信機(jī)制已不能滿足實(shí)際作戰(zhàn)需求。為此本文根據(jù)營級(jí)防空火控系統(tǒng)實(shí)際作戰(zhàn)需求,首先提出了一種事件觸發(fā)信息擴(kuò)散機(jī)制,并根據(jù)來襲運(yùn)動(dòng)目標(biāo)模型(線性運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、非線性非高斯運(yùn)動(dòng)目標(biāo))的不同,分別推導(dǎo)所提機(jī)制下的擴(kuò)散Kalman濾波算法及擴(kuò)散高斯混合平方根容積信息濾波算法,并對上述兩種算法的估計(jì)性能進(jìn)行了分析。最后通過利用實(shí)際采集數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明了所提機(jī)制及相應(yīng)算法的有效性及工程應(yīng)用的可行性。(4)對于旅團(tuán)級(jí)防空火控系統(tǒng),已有研究學(xué)者對其中的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)問題進(jìn)行了研究。但現(xiàn)有算法要求各節(jié)點(diǎn)間通信量較大,加重了通信系統(tǒng)的負(fù)擔(dān),不利于工程實(shí)際應(yīng)用。此外,目標(biāo)探測單元由于種種因素的干擾,會(huì)出現(xiàn)不完全量測現(xiàn)象。為此本文提出了一種不完全量測下的事件觸發(fā)信息一致機(jī)制,在保證其中各指揮火控單元估計(jì)精度及估計(jì)一致性的同時(shí),減輕通信系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。推導(dǎo)了所提機(jī)制下的狀態(tài)估計(jì)算法,證明了算法估計(jì)誤差的有界性。最后,通過仿真分析及其在一類旅團(tuán)級(jí)防空火控系統(tǒng)中的應(yīng)用,表明了所提機(jī)制及相應(yīng)算法的有效性以及工程應(yīng)用的可行性。
【圖文】：

１．２．１連級(jí)防空火控系統(tǒng)逡逑連級(jí)防空火控系統(tǒng)由目標(biāo)探測單元、武器發(fā)射單元及連級(jí)指揮火控單元組成。本逡逑文研究的連級(jí)防空火控系統(tǒng)按星形拓?fù)溥B接，如圖１．４所示。逡逑４逡逑

邋６逡逑圖１．４連級(jí)防空火控系統(tǒng)組成逡逑圖１．４中連級(jí)防空火控系統(tǒng)各組成部分均依靠通信系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，實(shí)時(shí)可靠逡逑的通信系統(tǒng)是連級(jí)防空火控系統(tǒng)完成作戰(zhàn)任務(wù)的重要保障。近年來，有關(guān)通信系統(tǒng)構(gòu)逡逑建及硬件升級(jí)等方面的內(nèi)容得到了研究人員的廣泛關(guān)注，取得了一系列研宄成果。逡逑孟慶湖等從光纖通信基本原理出發(fā)，在分析目前通信系統(tǒng)通信能力有限的前提下，逡逑從各方面對同軸電纜與光纖的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，論述了光纖通信技術(shù)在火力控逡逑制系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性［１３］。鄭愛民等介紹了機(jī)動(dòng)式防空通信網(wǎng)的組成、組網(wǎng)技術(shù)、工逡逑作原理及關(guān)鍵技術(shù)手段，給出并論證了系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)的方向［１４］。劉俊文等面對如何逡逑有效發(fā)現(xiàn)和捕獲低空飛行目標(biāo)這一難題，提出需對己有防空火控系統(tǒng)進(jìn)行改造，并著逡逑重研究了其中通信系統(tǒng)中的相關(guān)問題，分析了影響通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸精度的各種因素，逡逑給出了一種數(shù)據(jù)傳輸精度測試方法［１５１。面對敵空襲作戰(zhàn)時(shí)復(fù)雜電磁環(huán)境對通信系統(tǒng)逡逑帶來的種種影響
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP273;E926.4

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本文編號(hào)：2659632