特征輔助的大機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截技術(shù)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空制導(dǎo)技術(shù)的不斷進(jìn)步，大機(jī)動(dòng)目標(biāo)的精確攔截已顯現(xiàn)出日益迫切的應(yīng)用需求。本文研究緊密結(jié)合相關(guān)應(yīng)用背景，針對現(xiàn)有導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)在大機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截中存在的缺陷，以決定制導(dǎo)精度的末制導(dǎo)過程為研究對象，以集成雷達(dá)特征信息到導(dǎo)引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為主要技術(shù)途徑，研究基于雷達(dá)特征的快速實(shí)時(shí)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式辨識(shí)技術(shù)、特征輔助的狀態(tài)估計(jì)與混合制導(dǎo)技術(shù)，從而改善現(xiàn)有制導(dǎo)回路對目標(biāo)機(jī)動(dòng)的響應(yīng)速度并實(shí)現(xiàn)分離原理不成立時(shí)的次優(yōu)制導(dǎo)性能，以適應(yīng)不同應(yīng)用背景下大機(jī)動(dòng)目

2、標(biāo)精確攔截的需要。
　　緒論部分首先分析了大機(jī)動(dòng)目標(biāo)精確攔截的重要意義，指出現(xiàn)有導(dǎo)引系統(tǒng)存在的幾點(diǎn)問題；然后根據(jù)分離定理是否成立，對現(xiàn)有估計(jì)器與制導(dǎo)律設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀作了全面梳理；針對現(xiàn)有研究中面臨的主要困難，提出了本文的研究思路和主要解決的幾個(gè)問題；最后介紹了本文的研究工作安排。
　　第二章研究了如何評估集成特征給末制導(dǎo)系統(tǒng)帶來的性能提升問題。首先，給出了特征輔助末制導(dǎo)攔截系統(tǒng)的簡單數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)可觀測性的物理

3、概念和可觀測性分析的基本原理；其次，結(jié)合背景對現(xiàn)有可觀測性分析方法的合理性進(jìn)行分析，指出其存在的局限性；在此基礎(chǔ)上，提出了基于奇異值分解的特征輔助末制導(dǎo)系統(tǒng)可觀測性分析方法。該方法綜合考慮了系統(tǒng)可觀測性矩陣的特征值、觀測量導(dǎo)數(shù)的最高階數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)量級(jí)等多個(gè)因素，可以清晰地判斷出系統(tǒng)的哪些狀態(tài)量或狀態(tài)量組合的可觀測度在集成特征觀測后得到了提升，為后續(xù)特征選取、目標(biāo)加速度估計(jì)等研究提供了理論依據(jù)。
　　第三章研究了彈目相對姿態(tài)與目

4、標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式的相關(guān)性問題。從傳感器坐標(biāo)系與目標(biāo)體坐標(biāo)系間的關(guān)系入手，首先，給出了尋的傳感器系統(tǒng)的基本模型，定義了傳感器坐標(biāo)系與目標(biāo)體坐標(biāo)系間的姿態(tài)角和相對角速度；其次，以相對角速度為彈目相對姿態(tài)的表征量，分別分析了目標(biāo)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)、繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)以及彈目相對運(yùn)動(dòng)對其影響，推導(dǎo)了不同目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式下的相對角速度表達(dá)式；進(jìn)而討論了相對角速度的大小和方向與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式的關(guān)系，說明不同運(yùn)動(dòng)模式下彈目相對姿態(tài)存在明顯差異，這是利用特征進(jìn)行機(jī)動(dòng)檢測和機(jī)動(dòng)方向辨

5、識(shí)，提升大機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截性能的基礎(chǔ)。
　　第四章研究了如何從姿態(tài)敏感特征信號(hào)中提取目標(biāo)機(jī)動(dòng)信息的問題。以二維平面攔截側(cè)滑轉(zhuǎn)彎（Skid to Turn，STT）飛行器為背景，首先推導(dǎo)了目標(biāo)機(jī)動(dòng)方向與逆合成孔徑雷達(dá)（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）像斜率之間的關(guān)系，介紹了利用ISAR像進(jìn)行機(jī)動(dòng)方向辨識(shí)的基本原理；其次，分析討論了影響辨識(shí)性能的關(guān)鍵因素和辨識(shí)器的參數(shù)設(shè)置問題；通過對場景特點(diǎn)的仔

6、細(xì)分析，提出了完整的機(jī)動(dòng)方向辨識(shí)器設(shè)計(jì)流程。最后，通過仿真實(shí)驗(yàn)給出了詳盡的辨識(shí)器參數(shù)選擇準(zhǔn)則，并對辨識(shí)性能作了統(tǒng)計(jì)分析。仿真數(shù)據(jù)和暗室測量數(shù)據(jù)證明，該辨識(shí)器在辨識(shí)概率和辨識(shí)延遲上都優(yōu)于傳統(tǒng)的基于濾波殘差的方向辨識(shí)器。
　　第五章研究了利用特征輔助估計(jì)器和制導(dǎo)律設(shè)計(jì)的問題。首先，通過對現(xiàn)有大機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截中典型估計(jì)器的算法結(jié)構(gòu)和估計(jì)性能的分析評估，說明了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，提出了集成機(jī)動(dòng)方向辨識(shí)的變結(jié)構(gòu)多模估計(jì)器；其次從微分對