螺旋機動目標(biāo)的機動估計方法研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展對各國的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提出了極大的挑戰(zhàn)。為了增強突防能力，現(xiàn)代的TBM目標(biāo)可以在再入段產(chǎn)生大過載的螺旋機動，極大的增加了對其運動狀態(tài)進行估計的難度。首先，目標(biāo)再入大氣層時會經(jīng)過有強烈電磁干擾的臨近空間，且高速運動會導(dǎo)致很強的紅外熱效應(yīng)，必須采用只能得到角度測量值的紅外導(dǎo)引頭進行探測，使得系統(tǒng)狀態(tài)變量的可觀性很低；其次，目標(biāo)再入速度極快使得末制導(dǎo)時間很短，而現(xiàn)有的估計器存在較大的誤差和延遲，難以滿足末制導(dǎo)精度和實時

2、性的要求。本文針對TBM目標(biāo)再入段的螺旋機動估計及相關(guān)問題，對目標(biāo)運動特性建模、系統(tǒng)的可觀性及影響因素、估計算法以及估計器性能進行了較為全面的分析和研究。本文的主要研究內(nèi)容如下。
　　首先，分析了TBM目標(biāo)再入段的運動狀態(tài)并建立了機理模型。建立目標(biāo)落點慣性坐標(biāo)系，以該坐標(biāo)系為慣性基準(zhǔn)建立視線系下的彈目相對運動方程，給出了目標(biāo)螺旋機動在目標(biāo)落點慣性系中的三維描述形式，并投影到視線系中，建立了機動加速度的機理模型，并給出了該機理模型的

3、簡化描述方法。
　　其次，進行了末制導(dǎo)系統(tǒng)的可觀性分析。將交會角引入到彈目相對運動方程中，利用可觀性矩陣分別分析了影響彈目相對距離和目標(biāo)機動加速度可觀性的因素，以及不同交會角下系統(tǒng)狀態(tài)變量的可觀度，并設(shè)計了能夠提高系統(tǒng)可觀性的導(dǎo)引律。
　　然后，對目標(biāo)螺旋機動估計方法展開研究。針對目標(biāo)螺旋機動幅值時變的問題，并為兼顧估計精度和收斂速度，設(shè)計了基于切換策略的過程噪聲自適應(yīng) EKF估計器；并考慮到過程噪聲可以等效為模型誤差，在假

4、設(shè)測量噪聲統(tǒng)計特性已知的情況下，將預(yù)測控制思想引入到濾波方法中，對模型誤差（即過程噪聲）進行預(yù)測與校正，并與傳統(tǒng)的EKF算法相結(jié)合，設(shè)計了非線性預(yù)測EKF估計器；分別對兩種方法進行了仿真和比較，并進行了協(xié)方差約束條件分析。
　　最后，利用伴隨方法分析了估計器性能。建立混合連續(xù)離散的估計器的伴隨模型，在時域下分析了估計器的動態(tài)響應(yīng)特性，包括誤差傳播特性、系統(tǒng)參數(shù)和估計器參數(shù)的選取對估計誤差和延遲的影響；在頻域下建立由真實目標(biāo)機動到機