利用导航星全球定位系统鉴定下一代远程导弹

导航星(NAVSTAR)全球定位系统是一项三军联合计划,目前正在作方案验证。该计划由空军掌管,并有海军、陆军、海军陆战队和国防测绘局参加。当该系统全面投入工作后,它将为各种用户提供高精度定位和测速能力。美乐华(Mag-navox)公司先进产品部根据数个有偿合同,参与了几种用户设备的研制工作,并参与了其它部门应用全球定位系统的研究工作。本文介绍了为航天和导弹试验中心(SAMTEC)范登堡空军基地(西靶场)进行研究的结果,该项研究是要确定导航星全球定位系统用作下一代弹道导弹的外测和制导鉴定系统的可能性和能力。本文研究了利用全球导航系统跟踪导弹的三种主要方法,基于对导弹飞行方案、环境因素、系统要求和约束条件以及布局分析等方面的研究,提出了一些有关导弹外测的建议。     

用全球定位系统对导弹进行实时跟踪

本文将介绍一套利用全球定位系统(GPS)对远程导弹进行实时跟踪的系统。全球定位系统全面投入工作后(八十年代后期),用它来跟踪导弹、飞机和地面车船正是其英雄用武之地。为了充分利用该系统,必须要有一种高经济效率的跟踪方案。在跟踪导弹这样一些非回收性试验体时,尤其要注意这一点。本文所介绍的这些技术就是跟踪非回收性试验导弹的一种经济实惠的方法。其基本方案是被试导弹接收多个GPS信号,将这些混合信号的频率变换到一个新的S波段频率上、然后再将混合的S波段信号发送到地面接收站。地面站接收经转发的GPS信号,并加以处理,得到该导弹的正常伪距和伪距离率测量值。用卡尔曼滤波器计算出位置和速度解。除了能独立工作之外,本文所介绍的系统还能与现有跟踪系统相结合,提高跟踪精度。     

反导弹防御系统在民机上的应用

美国国土安全部采用由英宇航系统公司和诺·格(Northrop Grum-man)公司研制的反导弹防御系统作为反单兵便携式空防系统(MANPADS)计划的候选方案。两公司的系统均采用了一系列被动式传感器探测导弹发射时的辐射,并将导弹的位置传给定位跟踪武器,然后发射红外激光,破环导弹的飞行轨道。据称,这两种系统均     

导弹非线性控制系统设计方法研究

导弹过载输出跟踪控制系统是一个非最小相位系统.为了克服非最小相位特性造成的设计控制器的困难,介绍了一种新颖的导弹非线性控制算法--(系统)浸入和(流行)不变算法,将导弹的输出跟踪问题转化为系统的镇定问题.研究和仿真结果表明,这种方法是简单和实用的.     

基于成像跟踪的比例导引律实现

在综述了各种成象跟踪算法的基础上，给出了一种新的适于飞行力学自动目标跟踪算法的基本思想和方法步骤。研究和控制利用成像跟踪算法获取比例导引律中视线角速度和导弹怀目标间相对速度的方法，并结合导弹飞行控制数学模型，提出了一种基于成像跟踪的比例导引律实现方法。     

星载红外探测阵列对导弹跟踪定位的研究

通过分析研究建立了前视红外探测阵列 (FL IR)对导弹进行精确跟踪、定位的数学模型 ,其中包括导弹的运动模型、大气干扰模型和探测阵列的观测模型。根据探测阵列的原始观测数据 ,利用扩展卡尔曼滤波器 (EKF)精确跟踪导弹目标。由于导弹与探测器的距离较远 ,故可视为点目标。导弹在探测阵列上投影的位置由两部分组成 :导弹真实运动位置和由于大气干扰造成的偏移。滤波器分别估计了这两种位移在探测阵列上的变化。最后用蒙特卡罗方法分析了滤波器的性能。     

发射区经纬仪系统

白沙导弹靶场(WSMR)研制了一种“发射区经纬仪(LAT)”光学跟踪系统,该系统可为陆军正在研制的新一代超高速导弹提供更好的时间-空间-位置信息(TSPI)。LAT系统有一个高性能的光学跟踪座,上面安装一个8-12um的前视红外(FLIR)传感器,一个新设计的全帧针定位的35毫米摄影机和一个焦长50英寸的自动聚焦的镜头。RLIR配上白沙靶场自行研制的基于统计的自动视频跟踪器,这样构成一个功能很强的近距离导弹自动跟踪系统。这种LAT设计得可替代短程反坦克导弹试验计划的大量固定式摄影机。新开发的跟踪技术可以使角度跟踪的速度和加速度超过1弧度。开发了一种专门技术可在导弹发射时推动机座使之与目标运动相匹配,一种自适应伺服控制技术允许采用Ⅲ型伺服,补偿沿导弹飞行路径布置LAT跟踪座而产生的高加速度。在导弹通过垂直于机座的点时,使用一种自动化模式选择措施,使跟踪座迅速减速,以使目标始终保持在相机的视场中。本文介绍了由8台LAT组成的光学跟踪网的设计方案,利用FLIR传感器的自动视频跟踪技术和伺服控制算法的结构。这些算法使LAT系统达到了白沙导弹靶场以前从未达到的水平。     

TDAS时代低地球轨道航天器的导航

九十年代将用跟踪数据采集系统(TDA5)取代现在的跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。现在正在研究通过该TDAS为用户航天器提供测轨/测时功能的各种方案。TDRSS中所用的双向测距和多卜勒跟踪仍然是TDAS地基导航的一种方案,但本文集中讨论单向测距和多卜勒跟踪的方法,具体说是: (1)正向线路信标跟踪(FLBT)——在用户星上处理由TDAS卫星连续播发的独立的导航信号; (2)正向线路定期跟踪(FLST)——在用户星上处理从TDAS正向线路定期跟踪期间所接收的导航数据; (3)反向线路定期跟踪(RLST)——在地面处理从TDAS反向线路定期接收期间用户星所产生的导航数据。比较了每种方法的系统结构以及要求,给出了导航性能评价的初步结果。该性能是用户航天器轨道、TDAS星座结构和其它参数的函数。接着将这些结果与TDAS任务模型中的精度要求相比较。最后讨论了上述各种方案对TDAS和用户航天器的影响,并指出了需进一步研究的问题。     

飞行力学在图像制导导弹设计中的应用

为满足作战需要 ,改善导弹的总体性能 ,又有利于降低研制成本 ,对图像制导导弹的导引头最大跟踪角速度、极限框架角、搜索方案以及导弹的速度方案 ,进行了分析设计。以此为例 ,对飞行力学在导弹总体与分系统设计中的应用进行了说明。研究结果表明 :飞行力学是协调导弹总体与各分系统之间关系的重要手段 ,在导弹总体和各分系统的设计过程中 ,积极主动地应用飞行力学进行综合设计 ,可获得最佳的总体性能。     

三叉戟Ⅰ型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果

GPS接收机可以用来跟踪和确定单兵、轰炸机和洲际导弹等一切物体的位置。当体积和成本问题而不宜使用弹载接收机的场合,常利用转发GPS跟踪方案。三叉戟Ⅱ型潜射导弹提出的靶场安全跟踪问题正是这种情况。美国海军签订了一项合同,研制一套验证转发GPS跟踪方案的系统,以此来评价GPS用于靶场安全的技术风险,并检验其跟踪精度。利用预定的三叉戟Ⅰ型(C-4)试验发射,对整个系统进行了现场试验。本文叙述了转发GPS跟踪系统方案,所做的现场试验及其结果。     

吉尔南再入测量站在美国战略武器试验中的作用

吉尔南再入测量站(KREMS)是一个雷达测量站,位于马绍尔群岛中夸贾林珊瑚礁的罗伊—纳慕岛。该站是夸贾林导弹靶场的一部份,为各种导弹试验和空间跟踪任务收集雷达测量数据。这些数据可供各有关部门用来鉴定弹道导弹再入系统、防御系统以及美国和外国的卫星系统。本文对吉尔南再入测量站、测量能力及其在弹道导弹试验和空间跟踪活动中的作用等方面做了介绍。     

用于GPS转发跟踪的双模卡尔曼滤波器

自1984年以来,用转发GPS方案对高动态飞行器进行高精度、高效费比跟踪,为导弹飞行近实时提供良好的位置、速度和加速度估计。在东靶场,正用第一代设备对三叉戟导弹飞行进行靶场安全跟踪。第二代设备被称为转发处理系统(TPS),已经部署在马歇尔群岛的USAKA站(夸加林再入场区),目前正用来跟踪各种飞行目标。现正在规划研制第三代新系统。本文主要讨论安装于TPS中的卡尔曼滤波器的设计和调试。这种滤波器的独特之处在于它有两种工作模式,一种用来跟踪动态飞行器,另一种特殊模式用来跟踪弹道飞行器。当滤波器确认飞行器的加速度接近弹道加速度时,模式切换逻辑电路就选择弹道方式。而当探测到非弹道加速度时,滤波器就返回到动态方式。本文综述了近期任务所获得的跟踪数据,证明用双模滤波器所获得的跟踪精度是卓越非凡的。     

《飞行器测控技术》1988年总目录

测控总体 美国国防部有关GPS在试验和训练靶场的应用计划(一)P .1一4 GPS在弹道导弹跟踪中的应用(一)P .5一8 未来的小型机动式GFS靶场测量设备(一)P .9一10 全球定位系统用于空间超高动态飞行器的跟踪(一)P .11一13 GPS用于试验和训练靶场的误差估算、精度及其有关系问题(一)P .14一66 SATRACK一I和SATRACK一l导弹跟踪系统的工作经验与设计指标(一)P .6了一73 GPS用于MX导弹飞行试验的实时跟踪(一)P .74一80 三叉戟I型导弹利用转发GPS信号进行实时跟踪的现场试验结果(一)P .81一86 跟踪和数据中继卫星系统的近期发展(三)…     

被动式寻的导弹的运动跟踪变结构制导

应用运动跟踪变结构控制理论设计被动式寻的导弹的制导律。这种运动跟踪变结构制导律（ＭＴＶＳＧ）可以令导弹－目标相对视线角速度按照给定的运动规律变化,从而增强被动跟踪问题（等价于一个非线性系统）的可观性,同时保证导弹有很高的命中精度。仿真研究表明,在ＭＴＶＳＧ下,系统的可观性明显增强,因此系统状态的估计精度较高。进一步的研究表明,ＭＴＶＳＧ对系统状态估计误差有很强的鲁棒性。ＭＴＶＳＧ的上述各种优点使得导弹有很高的命中精度。     

GPS在弹道导弹跟踪中的应用

在弹道导弹的试验和鉴定过程中,需要精确测定时空信息(TSPI)。出于靶场安全考虑,试验时要对弹道导弹进行跟踪,炸毁失灵的导弹;为鉴定导弹的制导系统,要精确地确定导弹的弹道。过去,用测量雷达跟踪的TSPI精度不够,对弹道的确定更是如此。如果导弹从远海发射,或是同时要跟踪多个目标,那么,雷达用于靶场安全也会力不从心。对于外测跟踪或精密弹道确定,GPS转发跟踪系统可以记录全程飞行情况,供事后分析,而且还可以根据需要多次重放,以使跟踪滤波器最佳化。     

导弹速度时变的攻击时间与攻击角度控制导引律

针对导弹速度非定常情况下的协同制导问题,提出了两种分别满足攻击时间约束、攻击时间与攻击角度约束的导引律.首先通过求解导弹在比例导引(PN)及带攻击角度约束的偏置比例导引(BPNIAC)下的系统微分方程,得到导弹飞行的实际剩余航程,并根据指定的攻击时间与导弹的实际速度曲线构造标称剩余航程,将攻击时间控制问题转化为导弹实际剩余航程对标称剩余航程的跟踪问题.然后,在PN及BPNIAC的基础上附加反馈控制项使导弹实际的剩余航程跟踪标称值,从而实现导弹速度时变情况下攻击时间的控制要求.仿真结果验证了该方法的有效性,实际应用中可根据预测速度曲线及在线更新策略对标称剩余航程进行估算.     

雷声公司为美国天基跟踪监视系统提供首套传感器载荷

近日雷声公司为美国天基跟踪监视系统(STSS)提供了首套Block 06传感器载荷。该系统由雷声公司空间与机载系统部研制,对于美国导弹防御局具备天基跟踪能力具有里程碑的意义。按计划,STSS系统将成为美国导弹防御局弹道导弹防御系统的一部分,能够支持分层防御弹道导弹。STSS系统目     

飞航导弹的地形跟踪控制器设计方法研究

根据奇异摄动理论,采用飞航导弹的分层控制方法,将地形跟踪控制系统分成速度、姿态角和角速度三部分,提出了一种利用动态逆滑模控制进行飞航导弹地形跟踪控制器的设计方法,同时充分考虑了导弹系统中的不确定性误差,保证了系统误差收敛。最后以飞航导弹非线性模型进行了6DOF仿真。从仿真结果可以看出,导弹能够准确跟踪地形轮廓飞行,表明所设计的地形跟踪控制器具有较强的鲁棒性和快速跟踪性。     

基于自适应滑模与模糊控制的导弹直接力/气动力复合控制系统优化设计

 针对导弹直接力/气动力复合控制问题,提出了一种基于自适应滑模控制(ASMC)与模糊逻辑的自动驾驶仪设计方法。该方法将整个导弹控制系统分为气动力控制子系统(ACS)和直接力控制子系统(RCS)两部分。前者采用自适应滑模控制理论进行设计,利用其所具有的强鲁棒性优点,克服了包括参数摄动与外界扰动在内的各类不确定性因素的影响。后者通过基于规则的模糊推理来确定不同条件下直接力作用的大小,以辅助提高气动力子系统的性能。在控制系统结构确定的条件下,利用遗传算法(GA)对各参数进行优化,实现了两个子系统之间的协调工作。仿真结果表明,所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果,适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计。     

神经网络PID算法在BTT导弹度控制中的应用

提出一种基于神经网络PID的控制系统,为缺乏精确数学模型的非线性对象--BTF导弹,提供了一种有效的控制方案.仿真及实验结果表明,该控制方法可实现导弹三通道的解耦控制和输出渐近无差跟踪,可获得满意的控制效果.