一种增大空地导弹落角的新制导律

为发挥空地导弹侵彻战斗部的威力,提高目标毁伤效果,引入了一种新制导律"弹道成型"制导律,对导弹的末端落角进行约束。通过与比例导引和过重力补偿比例导引进行对比,建立数学模型,进行数字仿真,分析了新制导律在增大导弹落角方面的优点。仿真结果表明,在较低的平飞弹道约束条件下及过载要求范围内,"弹道成型"制导律能以期望的落角命中固定或机动的目标,具有较大的工程实际应用价值。     

带落角约束的滑模变结构制导律研究

针对某些制导武器命中目标时的落角指标要求,设计了带落角约束的制导律。基于变结构理论和Lyapunov稳定性理论推导了一种末端带落角约束的滑模变结构制导律,并证明了其稳定性;然后,将该制导律和优化的姿态角约束比例导引律进行了数字仿真比较。结果表明,在攻击地面固定目标时,带落角约束的滑模变结构制导律在保证命中目标的同时满足期望的落角,验证了其制导效果。     

多约束条件下弹体末端制导建模方法研究

针对制导弹体考虑终端落角、攻角回零及飞行过程中最大过载约束的多约束条件下末端制导问题,提出了一种多约束自适应最优导引律的设计方法,详细推导了带落角约束、目标函数加入剩余飞行时间的幂函数拓展得到的一组带制导阶数n的最优导引律,并在此基础上深入分析导引律解析特性寻求制导阶数n与末端攻角回零、最大过载约束的关系。根据研究分析提出了一种可在制导初始时刻在线确定制导阶数n应用于导引律的制导方法满足多种约束条件。仿真结果表明,该制导方法适用于制导火箭弹多约束制导问题,并具有较强的鲁棒性。     

碰撞角约束最优导引律关键问题的研究

导弹的初始发射角度、剩余飞行时间估计精度对制导性能有较大的影响。以具有落角约束的空地导弹最优导引律为基础,研究了对于特定的落角如何选择初始发射角度,从而避免制导指令被限幅,并给出了关于初始发射角度和终端碰撞角度的成功打击区域。另外,具有角度约束的最优导引律弹道往往非常弯曲,利用传统的剩余飞行时间估计方法会造成较大的估计误差。本文提出了两种剩余飞行时间估计方法,可以有效克服传统方法的不足。仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

带末端角度和速度约束的再入飞行器滑模变结构导引律

在考虑末端角度和末端速度约束的前提下,研究滑模变结构导引律在再入飞行器上的应用。推导满足末端角度约束的滑模变结构导引律,给出俯冲平面和转弯平面的导引方程,依据导引方程生成需要攻角、侧滑角制导指令。设计考虑末端速度要求后制导环节产生的附加攻角和侧滑角指令。需要制导指令和附加指令相加得到同时考虑落速和落角情况下的合成攻角、侧滑角指令。仿真表明,滑模导引律能稳定姿态且引导飞行器准确到达目标点。针对不同的运动速度情况,进行了落点偏差、末端速度和末端角度随速度的变化趋势分析,在末端角度控制上两种导引律表现相近,在末端速度和落点偏差上滑模导引律表现明显优于最优导引律,表明滑模变结构导引律针对移动目标具有鲁棒性。     

带落角约束的均值聚类神经网络滑模制导律研究

为提高电视末制导炮弹对地面目标的命中精度,减小炮弹的落角误差,同时实现以期望落角命中目标,在分析带落角约束滑模制导律特点的基础上,针对RBF(Radial Basis Function)神经网络滑模制导律难以以期望落角命中目标的不足,提出了一种结合均值聚类与RBF神经网络的滑模制导律,使得神经网络在学习过程中能根据炮弹的实时飞行状态不断调整聚类中心,使中心值始终是目前飞行状态下的最优解,实现制导律的优化.对静目标与动目标算例的数值仿真表明:相比带落角约束的滑模控制,RBF神经网络滑模控制、均值聚类RBF神经网络滑模控制由于均值聚类的加入,求得的切换项增益能使炮弹以期望落角命中目标,且具有较强的鲁棒性.     

无动力学滞后的广义最优制导律解析研究

通过建立相对于终端弹目连线的导弹运动方程,将time-to-go 的负n 次幂函数引入到目标函数中,推导得到不考虑制导动力学的扩展比例导引和扩展的带落角约束的最优制导律。提出了广义最优制导律的概念,阐述了其在两种不同坐标系下的表现形式和意义。针对终端弹目连线坐标系下的广义最优制导律,利用幂级数解法对闭环弹道微分方程进行了解析求解,得到了导弹相对终端弹目连线的位置、速度和加速度指令的解析表达式,并利用仿真的方法对解析结果进行了验证。     

带落角和导引头视角约束的制导律设计

针对导弹实现终端大落角对目标进行攻顶的需求,通过带落角约束的最优制导律来控制终端落角,此过程中可能会出现目标超出导引头视场的现象,所以设计了一种带修正项的制导律。该方法是在最优制导律的基础上引入一个修正项,当导引头视角超出设定阈值时开启修正项,使目标始终处于视场之内;当视角小于阈值时关闭修正项以发挥原制导律的优势。该制导律既保留了原来最优制导律的高落角特性,又有效地处理了导引头视角的问题。仿真结果表明：通过该方法实现带落角和导引头约束的导引是可行的。     

一种电视制导无人机大落角对地攻击末制导律

针对电视制导无人攻击机对地面运动目标进行攻击的问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律.该制导律通过引入基于弹目视线角速度的反馈、弹目视线角与期望落角之差的反馈及变结构项实施控制;通过合理调整三者的比例关系,可以满足制导精度和落角的双重要求.仿真实验结果表明,该制导律对地面运动目标的速率变化具有较强的鲁棒性...     

基于GA的带终端约束的变结构末制导律设计

巡航导弹对目标的杀伤力,除了精度要求(零脱靶量)外,还在于它的落角,尤其是打击纵深的目标时,垂直入射的价值很高.针对巡航导弹落角限制的要求,分别对纵向和侧向两个通道设计出了限制落角的变结构末制导律,可以使导弹在期望的方位以期望的落角打击目标.针对两通道的耦合造成的参数敏感性,采用遗传算法对变结构参数进行了优化,并将其与带终端约束的三维比例导引律进行了比较.仿真结果证明了该制导律在落角和精度方面的优势与有效性.     

目标机动对扩展弹道成型制导系统脱靶量影响分析

构造了基于剩余飞行时间指数函数的扩展目标罚函数,给出了对常值机动目标最优的扩展弹道成型制导律簇。利用无量纲化方法和伴随技术,研究了含有一阶动力学滞后的制导系统在目标常值机动、随机机动和终端落角约束作用下的无量纲位置和角度脱靶量随无量纲末导时间变化特性。采用直接法对伴随法仿真结果进行了验证。研究结果表明,当末导时间分别为制导系统动力学滞后时间常数的15倍、20倍左右时,落角约束和目标常值机动引起的位置和角度脱靶量均趋近于零;随着指数n的增大,导航系数也越大,无量纲位置和角度脱靶量振荡加剧,收敛时间也加长。目标随机机动引起的位置和角度脱靶量随着末导时间的增大维持在某个稳定的值,并不趋近于零,而且指数n越大,其脱靶量的稳定值也越大。     

时变最优的增强型比例导引及其脱靶量解析解

以time-to-go 为基础建立时变的目标罚函数,根据最优控制理论,推导了对常值机动目标时变最优的增强型比例导引律;对权函数指数的分析结果表明,增强型比例导引有效导航比与权函数的指数一一对应。对增强型比例导引有效导航比的工程取值范围给出了合理的理论解释。将制导动力学简化为一阶滞后,并将导引头初始瞄准误差、目标常值机动引入到制导系统中,根据伴随法的数学思想,研究了增强型比例导引制导系统在初始瞄准误差、目标常值机动作用下的脱靶量解析解,最后通过伴随系统的数学仿真对解析解的正确性进行了验证。     

三视场小口径星图的仿真

红外波段可探测到足够多用以导航的星体。受限于客观条件,白天无法获取大量的星空图像。为了加快三视场恒星检测、星点定位和星图识别等算法的开发及算法性能的全面测试,需要研究三视场全天时星图的仿真方法。研究并建立了三视场天空辐射模型、系统噪声模型和恒星成像模型,设计并运行了三视场星图的生成软件。结果对加快算法的开发及算法性能的全面测试具有重要意义。     

带攻击角度约束的机动目标SUAV三维末制导律研究

针对带攻击角度约束的自杀式无人机(Suicide Unmanned Aerial Vehicle,SUAV)对地攻击机动目标问题设计了一种三维末制导律。首先,考虑了SUAV的气动力、发动机推力及阵风的影响,建立了SUAV的三自由度质点模型,在此基础上建立了三维追逃数学模型;其次,基于Lyapunov稳定性定理推导了带有攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律;最后,对所设计的导引律进行了仿真。仿真结果表明:带攻击角度约束的三维滑模变结构末制导律能满足攻击角度约束的要求,具有精度高、脱靶量小和抗干扰性强的优点,对自杀式无人机对地攻击末制导律问题的工程应用具有一定意义。     

扩展弹道成型制导系统脱靶量特性分析

通过将导弹剩余飞行时间的幂函数引入到目标函数中,实现了对经典弹道成型制导律的扩展。针对扩展弹道成型制导系统,将导引头和驾驶仪动力学简化成一阶形式,分别引入导引头角速度零位误差、角度零位误差、导引头角噪声以及目标闪烁噪声,利用无量纲化技术和伴随函数法,给出了制导系统无量纲位置脱靶量和角度脱靶量伴随模型。仿真结果表明,为了消除导引头角速度零位误差对脱靶量的影响,要求制导系统具有较长的末导时间和较大的指数n;当末导时间达到系统总滞后时间常数的15倍左右时,导引头角度零位误差引起的位置脱靶量收敛到零附近,角度脱靶量收敛到与角度零位误差大小相等、方向相反的稳态值;随着末导时间的增大,导引头角噪声及目标闪烁噪声引起的位置和角度脱靶量均趋向于不为零的稳态值,指数n越大,脱靶量越大。最后分析指出,制导动力学越慢,角噪声引起的脱靶量稳态值越大;滤波器频带越宽,闪烁噪声引起的脱靶量越大。     

基于RBF的带落角约束的最优滑模导引律设计

根据防空导弹打击目标的作战特点,提出一种基于RBF网络的带终端落角约束的最优滑模变结构导引律。首先应用最优控制理论和变结构控制理论设计基于视线角和视线角速度的最优滑模变结构导引律,然后应用RBF网络对所设计导引律中的变结构项的增益进行调节。仿真结果表明,所提出的导引律不仅能减弱系统抖振,而且能够同时满足命中精度和命中期望角的要求,对目标机动具有很好的鲁棒性。     

采用捷联激光探测器的制导火箭比例导引实现方法

围绕制式火箭弹精确制导改造的需求,提出了一种采用捷联激光探测器和比例导引的火箭弹制导控制方案。针对捷联探测器只能测量弹轴相对于目标的偏差角而无法提供比例导引所需的惯性视线角速度信号的难题,研究了基于捷联探测器测量的误差角和弹体姿态角速度信号的弹目视线角速度信号提取算法。在制导控制系统内部,基于自动驾驶仪与制导律相匹配的原则,设计了两回路过载自动驾驶仪。无量纲脱靶量分析与攻击静止目标的弹道仿真结果验证了所提方案的可行性。     

基于iOS平台的室内定位与路径引导系统设计

为便于人员在照明不良的封闭环境中对自身进行定位,并快速到达工作现场开展检修工作，文中使用惯性传感器加速度计和磁力计设计出一种室内引导系统，并基于iOS平台开发出相应的应用程序APP。经实验测试，此应用程序能够实现自主的室内引导，在使用加速度计时设定的阈值能有效降低时间累积误差。