考虑大气层外拦截器弹体振动的目标视线转率估计算法

摘要

视线转率直接关系到大气层外拦截器的末制导精度，对于采用比例导引进行制导控制的拦截器而言至关重要。论文针对弹体振动情况下的目标视线转率估计问题，对弹体弹性振动、惯性视线重构策略、目标视线转率估计算法进行了研究。本研究主要内容包括：
　　⑴研究了弹体弹性振动的建模方法：根据大气层外拦截器的弹体结构，对其进行合理简化，建立了相应的有限元模型，并进行网格划分；基于弹体有限元模型进行了模态分析和瞬态响应分析，计算了弹体在直接侧向力冲击下的振动响应数据；基于有限元模型进行频域响应分析，建立了弹体振动的传递函数模型，并在时域验证了其有效性。
　　⑵研究了捷联导引头惯性视线重构策略：基于坐标变换给出了体视线角和惯性视线角之间的非线性映射关系；在考虑弹体弹性振动的情况下，研究了捷联导引头安装位置弹体姿态信息实时更新策略；利用弹体姿态信息，基于体视线和惯性视线的映射关系构造了惯性视线角、视线转率的解算方案。
　　⑶研究了目标视线转率的估计方法：引入虚拟观测量，建立了虚拟观测方程，研究了虚拟观测量协方差矩阵的计算方法；将目标惯性视线随时间变化曲线用分段三次样条函数描述，基于样条滤波研究了目标惯性视线转率估计算法；提出了基于交互式多模型算法框架的样条滤波，并分别在目标非机动情况、机动情况下对惯性视线转率进行估计。
　　⑷分析了视线转率估计过程中的主要误差因素：结合拦截器弹体瞬态响应分析的结果，分析了弹体振动对惯性视线解算的影响；在末制导段体视线角为小量的假设下推导了惯性视线解算过程中误差传播的近似计算公式，并基于Monte-Carlo抽样分析进行验证；基于均方误差下界评价视线转率估计算法性能，并分析了影响估值效果的主要因素。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 相关技术研究进展

1.3 主要研究内容与论文结构

第二章 弹体弹性振动分析

2.1 弹体有限元模型的建立

2.2 弹体有限元分析

2.3. 弹体振动的传递函数建模

2.4 小结

第三章 捷联导引头目标惯性视线重构策略

3.1 坐标系的定义及其转换关系

3.2 导引系统的数学描述

3.3 弹性弹体捷联导引头惯性视线重构策略

3.4 小结

第四章 目标视线转率估计算法

4.1 观测数据的获取

4.2 视线转率估计

4.3 交互式多模型算法

4.4 基于IMM框架的视线转率估计

4.5 小结

第五章 视线转率估计误差分析

5.1 弹体振动影响分析

5.2 测角误差传播分析

5.3 滤波算法误差影响

5.4 小结

结 束 语

主要研究成果

工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果