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。     

基于最优样条节点的导弹主动段弹道估计方法

拟合导弹主动段弹道并估计其弹道参数是天基红外系统(SBIRS)的重要任务之一。首先采用三次样条函数对导弹主动段弹道进行描述,并建立主动段弹道的运动模型和测量模型;其次采用最大似然估计方法将导弹弹道估计问题转化为非线性最小二乘准则下的样条系数和样条节点分布最优估计问题;最后利用投影定理将样条系数估计和样条节点分布估计分离开来,并通过迭代逼近给出了最优样条节点数的确定方法。仿真实验结果表明,所提方法不仅对主动段弹道的拟合精度高,而且还减少了待估参数的数目,简化了求解过程,可在无先验信息条件下较好地解决导弹主动段弹道的估计问题。     

全测速测元弹道计算的数据融合算法与应用

针对“全测速”测元条件下弹道计算的数据融合问题,就数据融合中初值的确定、最优节点的搜索、样条基函数的选取、数据融合模型的数值解法等方面进行了分析与讨论,并给出一种适用于“全测速”测元条件下弹道计算的数据融合算法,经试用表明：该算法不仅具有良好的收敛性、稳定性,而且有着很好的数据融合效果,弹道计算的精度与“测距-测速”混合条件下数据融合弹道的精度相当。     

弹道导弹总体参数两阶段快速优化方法

为实现弹道导弹总体参数快速优化,根据弹道导弹被动段弹道与椭圆弹道之间偏差为小量的特点,建立了一种基于椭圆弹道和精确弹道的两阶段优化模型,有效平衡了计算复杂度与优化精度的矛盾。在弹道导弹总体参数建模基础上,将该问题抽象为最大射程约束下最小起飞质量的参数快速优化问题。为加快模型优化进程,第一阶段优化以椭圆弹道代替精确积分弹道,采用粒子群算法进行全局搜索求得准最优解;第二阶段以第一阶段求得的准最优解作为初始解,在此基础上进行接力局部寻优并对椭圆弹道进行误差修正。仿真结果表明,该方法在保证优化效果的基础上,显著提高了优化效率,具有一定的工程应用价值。     

冲压发动机导弹爬升段和巡航段轨迹优化

为了研究冲压发动机导弹爬升段和高空巡航段的燃油最优弹道,提高射程,提出了较为通用的一体化优化设计方法。研究了冲压发动机、导弹气动力与弹道之间的耦合特性,建立了导弹动力学模型,将弹道的最优控制问题转化为参数优化问题。为求解该参数优化问题,针对传统粒子群(PSO)算法求解优化问题时存在的早熟收敛的不足,提出了一种算法结构,改善粒子群算法的性能,求其最优解。数值结果表明:改进的算法相对其他几种粒子群算法具备更优秀的性能。所优化弹道相比导弹试验数据,以飞行时间增加3.3%为代价,节约了4.46%燃油。多组高弹道的仿真结果表明,巡航高度应不超过动压边界前提下,高弹道巡航有利于节约燃油,增加导弹射程。     

外弹道节省参数的抗差估计

基于天基和地基测量的融合估计是高精度外弹道参数估计的发展趋势。然而在这些测量数据中,普遍存在粗差和模型偏差,直接影响参数的估计精度。针对此问题,本文结合双星定位系统、地面光学和雷达的联合测量,建立了基于抗差估计方法的外弹道节省参数估计模型,给出了算法流程和步骤。仿真表明,该算法确实能有效降低粗差和模型偏差对估计精度的影响,相比传统的节省参数估计方法,该算法确实有效。     

基于弹道动力特性考虑的不完全测量数据处理方法

针对试验任务中数据丢失的情况,讨论了如何结合遥测信息,充分考虑弹道动力特性提供样条节点,最终获得目标高精度的位置和速度参数估计的问题。首先,介绍了样条节点的概念及其反映的物理背景;然后,结合遥测数据处理的相应理论,提出了遥测弹道具有充分反映动力特性、保形的特点;最后,结合最优节点搜索方法和节省参数建模理论,运用样条约束的联合处理手段,采用改进Gauss-Newton法求解非线性方程,给出了相应的实测数据处理算例。结果表明,基于靶场现有高精度测量设备的跟踪数据,充分考虑弹道的动力特性,在某些数据丢失的情况下,仍然可以提供高精度弹道参数。相对于传统的融合低精度测元进行数据补偿的方法,文中所介绍方法对提高全程弹道精度具有重要意义。     

样条节点优化方法及其在弹道表示中的应用

精确的主动段弹道表示模型是高精度弹道参数估计算法的关键。针对等距节点样条模型表示主动段弹道截断误差过大问题,引入一种基于残差的自适应样条节点优化方法,用自由节点样条表示主动段弹道,并根据假设检验理论给出算法中的阈值确定方法。仿真结果表明,经该方法进行节点优化后的样条模型,不但能有效控制模型误差,当检验水平较高时,还能初步识别导弹主动段特征点。     

机动发射下空间飞行器上升段弹道快速计算方法

机动发射条件下,为提高空间飞行器变射面横向机动模型的诸元计算速度,设计了基于牛顿迭代算法的诸元快速计算模型。以基准弹道诸元参数为迭代初值,选取了6个关键参数,在同一弹道模型基础上,采用牛顿迭代法对诸元进行快速求解。仿真结果表明,在一定范围内,迭代后的变射面横向机动弹道能够与飞行中段弹道高精度交班,且计算耗时不超过2 s,能够满足机动发射需求。     

一种滑翔飞行器弹道的参数优化方法研究

建立了飞行器滑翔弹道的数学模型,通过把控制变量攻角在空间域上离散成100段,将飞行器的弹道优化问题转化为参数优化问题,提出了一种自适应变终端反复趋近的参数优化方法。采用自适应模拟退火算法对节点处的攻角进行寻优,找到一个最优的攻角控制规律,使得射程最大,并与最大升阻比飞行方案进行比较和分析,得出了最优控制方案的航程大于升阻比最大飞行方案航程的结论并分析了原因。     

雷测数据准实时处理的随机误差分离方法

为解决雷测数据中的随机误差分离问题,本文建立了雷测数据自由节点B样条非线性最小二乘表示的数学模型,介绍了确定样条节点数的方法,将弹道参数的求解问题分解为线性最小二乘的参数估计问题和非线性优化的求解问题,并通过求解最优节点和弹道参数实现了测量数据野值点的剔除、重构和随机误差分离。工程实践表明,该方法简化了数据处理过程,有效地提高了雷达准实时数据处理的精度。     

PSO节点寻优的样条逼近微分

样条节点分布对逼近精度的影响很大,样条节点寻优模型的雅可比矩阵求解复杂。利用经典参数的PSO（粒子群算法）解算样条最优节点分布模型,以逼近残差的平方和为目标函数,每步对节点序列排序后再计算目标函数,可以提高样条逼近精度,为样条节点寻优提供了一种较好的实现方法。仿真计算表明,在一定的节点个数情况下,PSO节点寻优的逼近效果比Carl de Boor的NEWNOT程序中的方法要好。     

一种基于遗传算法的RSC码盲识别方法

针对目前递归系统卷积(RSC)码盲识别算法容错性差、计算量大的问题,提出了基于遗传算法的RSC多项式参数盲识别算法。首先根据RSC码特殊的编码结构,构建了基于遗传算法的识别模型,将结果向量的码重作为适应度函数,然后推导出了不同误码率条件下平均码重的理论值,实现了算法中最优门限的获得。该算法容错性能较好,并且最大计算量只与初始种群的规模、遗传代数的上限以及输出路数成正比。最后仿真验证表明,理论推导的码重分布情况能够与仿真结果较好地吻合,并且在误码率高达0.06的情况下,各种寄存器个数下的RSC码参数识别率接近于0.9。     

极坐标算法对飞机CCIP弹道解算的优化

采用极坐标算法对某型飞机CCIP攻击模式进行弹道解算优化,该算法进行坐标变换和积分变量转换后,使弹道的积分变为一个具有确定积分上限的定积分,有效地简化了计算过程,节省了计算时间,提高了计算精度,能较好满足火控系统的精度和实时性要求。     

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.     

火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化

针对火星探测器概念设计阶段的需求,提出了融合气动外形、弹道和开伞条件的一体化多目标优化设计方法。首先建立了火星探测器进入段三自由度弹道运动方程,基于修正牛顿理论推导了适用于具有较大半锥角球锥外形的气动参数估算模型,采用Sutton-Graves公式计算了驻点热流密度。以开伞高度、总吸热量和容积率为目标函数建立了火星探测器气动外形/弹道一体化多目标优化模型,采用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)进行求解计算并与参考设计进行了对比。数值结果表明:多目标优化方法提供多个三目标均优于参考设计的Pareto最优解,为火星探测器的概念设计提供了一定的参考依据。     

二维装药通用计算方法及程序

所谓装药计算就是求出发动机内弹道计算所需要的装药几何参数。 现代的固体火箭发动机装填系数都很大,因而侵蚀燃烧现象比较严重。为了更准确地计算发动机的内弹道参数,必须考虑由于侵蚀燃烧而引起的装药截面积的变化。考虑这一因素的内弹道计算方法一般是将药柱沿轴线分段计算,这样就需要对装药每一节点处各个时刻的装药几何参数进行计算。装药计算量是相当大的,需要编制计算机程序来配合相应的内弹道计算。目前,国内大多数程序都是针对某一种特定药型的,这使得该程序的使用受到限制。所以有必要对目前国内固体火箭发动机中大量使用的装药进行研究,编制出通用的计算机程序。     

基于欧拉角的炮弹位姿参数光学测量解析算法

炮弹空间位置和姿态参数的解算是研究其飞行弹道特性和弹道控制的非常重要的内容。利用4个已知空间坐标的非共面控制点,通过建立控制点的过渡坐标系,提出了一种基于单目视觉,采用欧拉角直接参与计算的炮弹位姿参数的测量方法,建立了位姿参数测量的误差修正模型。最后对该算法进行了完整的数学仿真。仿真结果表明,该算法简单有效且稳定,能满足位姿参数测量的精度要求。     

利用导弹制导误差补偿规律修正不完全弹道测量的数据融合技术

论述不完全弹道测量的数据融合处理问题。在惯性器件天地关系一致的前提下,导弹惯性器件误差补偿量变化规律,就反映了飞行中制导工具误差的变化规律,即遥外差的变化规律。因此,可以利用补偿量视速度的变化规律约束条件,内插出不完全测量段落的遥外差数据,在建立节省参数的弹道估计的联合模型基础上,融合少量的高精度测元来解算弹道参数。落点验算表明：利用该方法计算的落点接近实际落点。     

不确定飞行环境下的滑翔制导炮弹方案弹道优化

滑翔制导炮弹因体积和成本所限存在控制能力有限的问题,有必要对其方案弹道加以合理的设计,为此提出一种不确定飞行环境下的弹道优化方法以降低方案弹道对各类随机干扰的敏感度。建立了模型偏差、滑翔启控点参数偏差、气动参数偏差及气象偏差等不确定性因素的数学模型,推导出计及随机干扰的滑翔弹动力学系统雅可比矩阵的解析表达式,利用线性协方差分析法,得到了系统误差传播方程,进而建立了不确定飞行环境下的弹道优化模型。利用Chebyshev伪谱法将弹道优化问题转换为非线性规划问题,在此基础上采用内点算法(Ipopt)获得了方案弹道的最优解。仿真结果表明,与不考虑不确定因素的设计方法相比,采用本文方法设计出的方案弹道,纵向和侧向位移散布方差明显减小,显示出对随机干扰更好的抑制效果。