全测速多站系统的最优布站问题与数值算法

从解算弹道的逐点多站最小二乘算法得到的弹道精度出发,给出了一个全测速多站系统的最优布站数学模型,并通过大量试算选定了具有良好收敛性的数值算法.初步的计算表明：对全测速多站系统,其最优布站方案与现有布站方案在弹道精度上有着显著的差别;在最优布站方案下可确保逐点多站最小二乘算法具有良好的数值稳定性,并得到满足精度要求的外测弹道.     

遗传算法在弹道数据融合中的应用

目前靶场采用全测元融合滤波的方式确定目标飞行器弹道,为测控设备提供引导信息并为安全决策和指挥显示提供数据支持。随着靶场测控设备种类和数量越来越丰富,而新的试验任务又对实时弹道融合解算精度提出了更高的要求,全测元融合处理能否提供高精度的融合弹道和快速地从海量融合方案中寻找最优的方案是弹道测量数据融合急需解决的问题。本文提出了基于遗传算法的最优融合方案选择方法,利用该方法得到的融合弹道精度优于全测元融合方案,仿真结果表明了方法的有效性。     

载人飞船返回舱外测高精度弹道计算与落点预报

针对返回舱再入返回过程中外测弹道计算精度低、稳定性差的问题,仿真分析比较了单点定位、滤波方法和动态滑窗处理等多种外弹道计算方法的精度,提出了一种弹道加权融合计算的实时自动弹道优选方法。结果表明：动态滑窗处理方法精度最高,实时自动弹道优选方法可全程获取多测元跟踪条件下的最优弹道;返回舱外测弹道计算精度和稳定性有明显提高,外测弹道落点预报精度可达到百米量级,着陆时间偏差在1 min以内。     

载人航天任务测速雷达双通道数据融合方法

针对载人航天任务中高精度测速雷达在实时多主站外弹道融合时仅能采用单通道应答数据参与处理,获得的弹道精度较差,且测速雷达数据利用率仅有50%的问题,提出利用多普勒效应和应答机遥测参数两种方法对测速雷达跟踪模式进行实时准确识别,首先得到测速雷达双通道的应答数据,然后通过改进的非线性滤波+机动模型算法对火箭上升段外弹道测量数据进行高精度融合。最后采用仿真数据对传统方法和新方法的外弹道融合精度进行了比对分析。该方法的应用可有效提高测速雷达测元利用率和载人航天任务火箭上升段外弹道精度,具有较强的工程应用价值。     

弹道跟踪数据融合处理的快速算法

针对弹道跟踪数据融合处理中的大计算量环节研究了快速算法。用样条函数表示弹道参数,建立了多测元的联合观测模型和弹道参数的非线性融合计算模型,给出了弹道参数的求解算法,分析了弹道参数融合计算中的大型矩阵运算问题,利用基础线性代数函数库提高了大型矩阵的运算速度。建立了样条模型计算的非线性约束优化模型,给出了确定样条节点位置的优化算法,通过分析样条模型的计算原理设计了并行算法,实现了样条模型的并行化计算。仿真结果表明,弹道参数融合计算和样条模型计算的效率都得到了显著提高,计算时间减少了65.47%,对缩短数据处理周期有重要意义。     

外测通道域分离制导误差新方法及对外测的反馈

本文是“改进全弹道测量数据处理与提高应用效益”系列研究的第一部分——改进主动段数据应用。结合我国特点,我们研究出一种将制导遥测数据转到外测通道域■,再分离制导(或加外测)误差系数的新方法。用实际任务数据作了计算,取得良好效果。初步得出了对外测工作的反馈启示。本文讨论了以下问题:分离制导误差系数问题的提出、难点和复杂性;新方法及其特点和优越性;新方法涉及的工作、主要公式、原理框图及应注意的问题;外测精度与数据质量问题;五种遥、外测误差系数模型及在三种外测通道域(测速、定位、测速与定位)的分离结果与分析;多组结果选优准则的提出;发现的制导误差系数若干规律性;主要结果与结论;对外测工作反馈启示等(本文摘列的部分数据及图形,均已非密化处理)。     

测量船多设备外测数据的融合算法

为了进一步提高航天测量船外弹道数据处理的精度,须根据不同的任务特点和要求选用合适的数据处理方法。针对测量船精度校飞时多设备同时跟踪飞行目标的工程背景,提出多设备外弹道数据融合处理的构思,根据数据融合的原理阐述了数据融合技术在精度校飞数据处理中的应用,给出目标位置融合的几种算法,并用加权最小二乘数据融合算法对实测数据进行处理。工程应用结果表明：本文提出的数据融合方法计算量少、精度高,适合工程应用。     

干涉仪测量数据联合定位的方法

提出了干涉仪测量系统的六通道测量数据联合定位的处理思想，并提供了具体的计算处理方法。该新方法是将测速数据与定位数据联合确定运载火箭的位置坐标，进而可计算其速度、加速度等其它弹道参数，这无疑会提高测量数据的利用率和改进弹道计算结果的精度。     

关于外测新体制的一些分析与思考

针对外测新体制下数据处理中遇到的一些重要问题进行了较为深入的讨论。认真分析了多站测速系统的严重病态以及样条约束的EMBET算法在目标非平稳段的剩余截断误差等制约弹道处理精度的重要问题,并提出解决问题的思路与方法。     

不同弹道制导工具误差的折合方法

本文给出了不同弹道制导工具误差进行折合的计算方法,对各种特殊弹道进行了仿真和实际计算。计算表明:这种折合方法比传统的“分离——折合”方法好。该方法对弹道参数的外测精度要求不高,工作量小,而且不需全弹道高精度测量(只要有一小段弹道满足精度即可)。文中对不同特殊弹道的仿真折合结果作了比较分析,提出了远程导弹定型实验立足国内时,具体试验弹道的选取意见。本文对定型试验方案设计有重要参考价值。     

Behavior pattern mining based on spatiotemporal trajectory multidimensional information fusion

Trajectory data mining is widely used in military and civil applications, such as early warning and surveillance system, intelligent traffic system and so on. Through trajectory similarity measurement and clustering, target behavior patterns can be found from massive spatiotemporal trajectory data. In order to mine frequent behaviors of targets from complex historical trajectory data, a behavior pattern mining algorithm based on spatiotemporal trajectory multidimensional information fusion is proposed in this paper. Firstly, spatial–temporal Hausdorff distance is proposed to measure multidimensional information differences of spatiotemporal trajectories, which can distinguish the behaviors with similar location but different course and velocity. On this basis, by combining the idea of k-nearest neighbor and density peak clustering, a new trajectory clustering algorithm is proposed to mine behavior patterns from trajectory data with uneven density distribution. Finally, we implement the proposed algorithm in simulated and radar measured trajectory data respectively. The experimental results show that the proposed algorithm can mine target behavior patterns from different complex application scenarios more quickly and accurately compared to the existing methods, which has a good application prospect in intelligent monitoring tasks.     

New reference trajectory optimization algorithm for a flight management system inspired in beam search

With the objective of reducing the flight cost and the amount of polluting emissions released in the atmosphere, a new optimization algorithm considering the climb, cruise and descent phases is presented for the reference vertical flight trajectory. The selection of the reference vertical navigation speeds and altitudes was solved as a discrete combinatory problem by means of a graphtree passing through nodes using the beam search optimization technique. To achieve a compromise between the execution time and the algorithm's ability to find the global optimal solution, a heuristic methodology introducing a parameter called ‘‘optimism coefficient was used in order to estimate the trajectory's flight cost at every node. The optimal trajectory cost obtained with the developed algorithm was compared with the cost of the optimal trajectory provided by a commercial flight management system(FMS). The global optimal solution was validated against an exhaustive search algorithm(ESA), other than the proposed algorithm. The developed algorithm takes into account weather effects, step climbs during cruise and air traffic management constraints such as constant altitude segments, constant cruise Mach, and a pre-defined reference lateral navigation route. The aircraft fuel burn was computed using a numerical performance model which was created and validated using flight test experimental data.     

最优两脉冲行星际轨道转移优化算法

 研究了最优两脉冲轨道转移问题。以行星际飞行为背景,结合状态转移矩阵和古典变分理论,推导了两脉冲行星际轨道转移的性能指标对可调参数的解析偏导数,并利用这些解析偏导数提出了一种快速的两脉冲轨道转移优化算法。解决了传统两脉冲行星际转移轨道优化算法中存在的计算速度慢,无法控制计算精度的问题。最后,以地球-火星轨道转移为例,将提出的优化算法计算的结果与传统的“能量等高线法”的计算结果进行对比,验证了此算法的正确性和快速性。     

伞舱系统跟踪引导数据迭代算法

针对在返回舱乘伞下降阶段,测控链中弹道测量设备丢失目标,以及跟踪结束后无法外推生成可靠引导数据,光学设备难以快速捕获目标等问题,以风场修正模型为基础,通过风场提前修正与采用测量数据实际修正相结合的方法,建立伞舱系统跟踪引导数据迭代算法.利用多次返回段任务数据对该算法进行实验验证,并与实际任务中目前使用的方法进行比较,结果表明：通过该算法推算较长时间后的引导数据,其平均误差为现有方法的6％;推算较短时间后的引导数据,其平均误差为现有方法的20％.因此,利用该算法计算的引导数据精度较高,有助于光学设备及其他测控设备快速捕获或重捕目标.     

A study of morphing aircraft on morphing rules along trajectory

Morphing aircraft can meet requirements of multi-mission during the whole flight due to changing the aerodynamic shape, so it is necessary to study its morphing rules along the trajectory. However, trajectory planning considering morphing variables requires a huge number of expensive CFD computations due to the morphing in view of aerodynamic performance. Under the given missions and trajectory, to alleviate computational cost and improve trajectory-planning efficiency for morphing aircraft, an offline optimization method is proposed based on Multi-Fidelity Kriging (MFK) modeling. The angle of attack, Mach number, sweep angle and axial position of the morphing wing are defined as variables for generating training data for building the MFK models, in which many inviscid aerodynamic solutions are used as low-fidelity data, while the less high-fidelity data are obtained by solving viscous flow. Then the built MFK models of the lift, drag and pressure centre at the different angles of attack and Mach numbers are used to predict the aerodynamic performance of the morphing aircraft, which keeps the optimal sweep angle and axial position of the wing during trajectory planning. Hence, the morphing rules can be correspondingly acquired along the trajectory, as well as keep the aircraft with the best aerodynamic performance during the whole task. The trajectory planning of a morphing aircraft was performed with the optimal aerodynamic performance based on the MFK models, built by only using 240 low-fidelity data and 110 high-fidelity data. The results indicate that a complex trajectory can take advantage of morphing rules in keeping good aerodynamic performance, and the proposed method is more efficient than trajectory optimization by reducing 86% of the computing time.     

基于加权融合的多信源弹道数据实时野值检测方法

研究多信源弹道数据实时处理中斑点野值的检测问题.通过计算各信源数据的实时精度,给出了具有自适应加权系数的加权融合方法,实现了对目标状态参数较高精度的估计,从而实时、准确、高效地检测各信源数据野值.仿真结果表明,本方法可以快速、有效地检测多信源数据的斑点野值,解决因数据切换带来的台阶跳跃问题.     

弹道导弹故障弹道计算方法研究

从靶场安全控制对故障弹道的需求出发,给出了弹道简化计算方法,阐述了通过改变发动机动力曲线、飞行程序角参数方式模拟导弹故障模式,并讨论了故障弹道的计算方法,仿真计算的结果满足靶场安全控制演练要求。     

一种分布式异步航迹融合算法

在多被动传感器目标跟踪中,融合中心处理的信息一般是同步的,然而实际情况并非如此。另外,一些被动传感器只能得到目标的方位信息,无法单独形成有效航迹,这就需要将各传感器数据同步到相同时刻,然后应用同步融合算法。针对被动传感器探测系统,采用传感器到传感器融合和系统到传感器融合的分布式融合结构,并对各局部传感器引入全局反馈,对相关信息采用协方差交叉算法进行处理,完成被动传感器异步数据的融合,仿真结果表明,该算法具有较好的融合效果。