卡尔曼滤波在弹道修正弹落点推算中的应用

为了准确地估算常规弹箭的飞行弹道,以便对其实施简易弹道修正并大幅度提高殚箭的密集度,应用卡尔曼滤波方法,结合质点弹道模型,建立了卡尔曼滤波弹道模型.对地面侦察雷达撂测到的一段飞行弹道参数进行滤波,进而外推出弹道落点.仿真结果表明,雷达测量信号中的噪声具有随机性且幅值较大,在卡尔曼滤波过程中,滤波方差衰减很快,滤波后测量噪声能够较快地大幅度减小;外推弹道落点精度随着雷迭跟踪时间(跟踪点数)的增加而迅速提高,经过一段跟踪时间后,这种趋势逐渐变缓.对于大口径弹道修正弹,雷达跟踪点数宜取30～40点,求解一条弹道约需几十mS.     

弹道修正弹综述

弹道修正弹作为继导弹后新型的精确打击弹药,以其灵活的弹道修正能力和低廉的造价,受到了越来越多国家的关注和青睐。文中介绍了弹道修正弹的基本概念,概述了弹道修正弹的发展历史及现状,分析了实现弹道修正的关键技术,主要包括实际弹道探测技术、弹道修正方案的优选和修正执行机构的设计。指出了各种技术方案的优缺点,探讨了弹道修正弹的发展方向。     

弹道修正弹技术发展综述

炮弹在发射和飞行的过程中,受各种随机误差的影响,造成射弹散布。设法减小或控制随机误差影响、改善炮弹地面密集度,始终是常规弹箭技术研究的方向。近年来研究者另辟蹊径,发展和研究了弹道修正理论与技术,即通过对一段实测飞行弹道参数的在线误差影响辨识,后续弹道预报,并通过弹上简易机构进行弹道修正调节,实现低成本下大幅度改善炮弹地面密集度。该文综合近年来国内外部分文献资料报道,结合多年的研究经验,对弹道修正弹技术的特点、难点及其工程应用中存在的射程扩展量等作一介绍,对未来的技术发展作一展望,以期为从事这方面研究的人员提供参考。     

尾翼稳定弹改进的质点弹道仿真模型

一种尾翼稳定弹改进的质点弹道仿真模型，此模型考虑了静止偏航角的估计值，以模拟尾翼稳定的迫击炮弹，航空炸弹，以及尾翼稳定的脱壳穿甲弹的弹道。这就将国际上用于放置稳定改进的质点模型扩展到尾翼稳定弹丸上。     

弹道修正弹实际弹道探测技术综述

概述了弹道修正弹的实际弹道探测技术，对主要的几种探测技术进行了分析比较，提出了我国弹道修正弹弹道探测技术发展的基本思路。     

弹道修正弹的概念研究

概述了国外弹道修正弹的研究现状，对弹道修正弹可能采用的几种方案进行了分析比较，提出了我国弹道修正弹研究的基本思路。完全的弹道修正弹概念技术上难度频高，最关键的是修正组件的微型化和低成本。增阻减速型弹与多卜勒初速雷达的组合，作为仅修正射程的初级弹道修正弹方案是可行的。     

弹道修正弹及其关键技术分析

介绍了弹道修正弹的基本概念及其修正方法,概述了弹道修正弹发展历程及国外研究现状。针对实现弹道修正的关键技术,主要包括实际弹道探测技术、弹道解算技术和修正执行机构的设计,分析了工作原理、性能优缺点及典型应用实例,最后探讨了弹道修正弹的发展趋势。     

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛;预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8s,采样时间间隔宜在60~120ms范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。     

弹道修正技术及其应用综述

介绍了弹道修正弹的基本概念及修正方法,并分析了弹道修正弹的现有类型。通过弹道修正弹研究现状的概述,分析了修正实施方案,指出了各种修正方案的优缺点和存在的问题,就如何将现代自动控制理论、最优控制理论、统计模拟、参数辨识应用于研究弹道修正弹的控制方法进行了讨论,探讨了弹道修正弹的发展方向。     

一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法

针对在发射前预先装定弹道信息的传统弹道修正弹控制方法存在易受外界因素扰动的问题,提出了一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法;通过建立弹道滤波模型外推弹道,利用自适应落点控制算法,得到阻尼器修正参数修正弹道,并根据弹丸飞行参数每隔特定时间循环上述过程实现自适应修正,直到引信引爆;仿真结果表明:滤波外推后的弹道更接近于实际弹道,经过多次弹道修正可以有效减小落点弹目偏差,与传统弹道修正方法相比较,改进弹道修正方法可较大幅度提高对静态目标的打击精度.     

基于GPS/MR组合的弹道修正弹数据处理

针对弹道修正弹的修正控制过程中最关键的弹丸滚转角的解算问题,采用GPS/MR组合对弹道修正弹数据进行处理。基于卫星和地磁组合的弹道修正弹滚转角测量原理,建立滚转角的数学解算模型。通过拉格朗日插值法对数据进行插值处理,利用高频率的地磁数据进行小段的正弦拟合得到正弦函数角速率,代替滚转角的角速度从而求得滚转角,并以Matlab进行仿真比较。仿真结果表明:通过高频率的地磁数据进行插值处理的方法是可行的,能满足实际工程需求。     

固定舵二维修正弹外弹道仿真与动态模拟

为研究固定舵二维弹道修正弹的修正能力,采用流体力学分析软件Fluent与机械系统动力学自动分析软件Adams联合仿真方法建立了固定舵二维修正弹的动力学仿真模型。基于鸭舵修正原理提出了仿真环境下鸭舵减旋和测姿的模拟方法,在Adams软件环境下通过在舵片模型上建立Marker监测点实现了对鸭舵实时滚转角的直接监测;应用该仿真方法对横风作用力从1 N增大到10 N的情况进行仿真,相比于无风干扰,横偏增加了36.5%到298.0%;分别对10 N横风作用力、0.5°横向跳角和0.5°定起角干扰下的弹道修正进行了仿真。研究结果表明：相对于无修正情况下的横偏,在10 N横风作用力下的修正量能够达到90%,由跳角引起的横向、纵向落点偏差得到显著降低;通过与半实物仿真实验及实弹射击试验的对比,证明该仿真方法具有一定的合理性。     

高旋二维弹道修正弹的角运动特性

为研究高旋二维弹道修正弹舵控后的攻角与速度偏角的特性,通过在无控弹角运动基础上增加控制组件提供的控制力和力矩,建立了其角运动方程,对起始扰动作用、瞬时控制力作用、长时间控制力作用下的弹丸攻角、速度偏角规律进行了分析。数值计算结果表明:高旋二维弹道修正弹受瞬时控制力作用时,产生的平衡攻角、平均速度偏角的方向与瞬时控制力方向大致相反;在固定方位舵控力长时间作用下,平衡攻角、平均速度偏角方向与控制力方向近似成180°,相差一个小的角度;攻角运动是由舵控力产生相反方向的攻角与重力产生向右的动力平衡角合成的,该攻角运动规律将影响弹道的质心运动。研究结果为高旋二维弹道修正弹的控制策略与控制方案设计提供了理论依据与参考。     

弹道修正弹脉冲修正机构简易控制方法

建立了采用脉冲力控制的弹道修正弹飞行弹道模型.利用均匀设计方法,通过回归分析研究了脉冲修正起始时间、脉冲力级数、弹丸射角以及作用角度对修正效果的影响,推导出关系模型,利用该模型提出了一种简易的脉冲力控制方法.仿真结果证实该简易方法控制脉冲发动机工作能够有效提高弹丸的命中精度,对脉冲发动机在弹道修正弹上的工程应用有一定的参考意义.     

高速旋转弹丸外弹道修正分析及数学模型的建立

跟踪国际智能弹道修正弹药前沿，针对高速旋转的弹丸，文中在介绍压电效应产生机理的基础上，分析了基于压电陶瓷智能材料的弹头修正技术方案．阐述了其机构组成和工作原理．并建立了修正弹丸的外弹道数学模型。     

在线弹道参数滤波与辨识方法分析

为解决基于雷达探测系统的一维弹道修正弹的快速在线弹道参数辨识及精度分析问题,针对阻力环体制的一维弹道修正弹,建立了适配于一维弹道修正弹的飞行控制弹道模型,并基于卡尔曼滤波理论建立了弹道滤波模型,给出了弹道预报的方法。结合扩展卡尔曼弹道滤波模型,计算分析了数据测量精度、基础阻力系数变化等因素对预报弹道落点的影响。研究结果表明:为了提高无控弹道和修正弹道的预报精度,应尽可能准确地获取全弹的阻力系数,并进行若干发炮射试验,通过反复调整预报-校正分段以确定出较佳弹道参数方差,来提高后续弹道预报精度。     

舰载跟踪雷达测量弹道修正弹坐标转换模型

弹道修正弹是目前信息化弹药的研究热点之一,为了对舰炮发射修正弹后的实际弹道与预定弹道进行比较、形成修正指令,建立了舰载雷达所测量的相对弹道到相对地球静止的绝对坐标系的转换模型,解决了舰炮发射修正弹以后舰艇继续航行,雷达随舰艇运动、摇摆和升沉对测量弹道的影响。仿真结果证明,该模型是可行的,可为进一步研究弹道辨识问题提供依据。     

基于不同导引律的脉冲修正弹广义弹道偏差研究

基于采用不同导引律时弹道偏差表现形式的差异,提出了一种以脉冲需求数表示的广义弹道偏差的概念,并对采用比例导引、速度追踪导引、落点预测导引、弹道追踪导引情况下的广义弹道偏差进行了深入的理论分析研究,并给出具体表示方法.     

舰炮一维弹道修正弹校射方法研究

为提高舰炮使用一维弹道修正弹的作战效能,根据一维弹道修正弹射击工作原理,分析传统修正射击诸元方法无法适用于一维弹道修正弹的原因。将舰炮使用一维弹道修正弹校射分为射击诸元修正和目标位置修正2个方面,提出利用距离偏差修正目标位置参数进行校射的伪距校射新方法,并提出伪距修正量计算方式。分别对使用新方法前后的射击效能进行了数值仿真。结果表明:该方法能极大地提高舰炮武器系统的射击效能,对舰炮武器作战效能的提高具有较强的理论价值和一定的参考意义。