学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

对抗条件下被动雷达制导技术及效能评估方法研究

作　者: 刘义
导　师: 王国玉
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 被动雷达导引头反辐射武器有源诱偏单脉冲测角空间谱估计复合制导弹目相对运动模型惯导系统扩展卡尔曼滤波灰色理论指标聚合武器效能评估
分类号: TN974
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 256次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

被动雷达导引头(Passive Radar Seeker , PRS)是反辐射武器的关键部件,其性能直接影响反辐射武器的作战效能。传统体制的PRS难以适应现代战场的对抗环境,深入开展对抗条件下的PRS制导技术研究,提高PRS适应战场对抗环境的能力,是迫切需要解决的军事前沿问题,具有重大的军事意义和应用价值。论文立足于现代战场上的反辐射武器攻防对抗,深入地开展了被动雷达制导技术及效能评估方法的研究工作,得到了一系列有价值的结果。弹目信息获取是PRS制导技术中的核心问题。先进的信号处理方法可以提高PRS弹目信息获取能力,改善PRS空间和频率的分辨能力,从而使PRS可以更有效地对抗诱偏干扰。论文第二章以“PRS与有源诱偏干扰之间的对抗”为研究主线,深入研究了被动雷达导引头的弹目信息获取问题。对已有的单脉冲测向方法进行归纳总结,研究了单脉冲测角的复比模型与矢量处理模型。针对传统被动雷达导引头角度分辨能力差的缺点,提出单脉冲测角/空间谱估计复合测角方法,并对复合测角方法的性能进行分析。在此基础上,进一步提出了基于灰色理论的量测异常值剔除方法、基于量测转换的最小二乘目标点位置估计方法等诱偏干扰条件下的被动雷达导引头数据处理方法。理论分析和实验结果表明文中提出的弹目信息获取方法、数据处理方法,可以提高PRS的角度分辨能力、干扰条件下的数据处理能力,从而大大增强了PRS适应诱偏干扰环境的能力。复合制导是PRS制导技术发展的重要方向。特别是PRS/惯性导航系统(Inertial navigation system, INS)复合制导技术,可以使PRS在目标信号源丢失的情况下仍能引导反辐射武器攻击目标。论文第三章以“PRS/INS复合制导对抗信号源丢失”为研究主线,研究了PRS/INS复合制导的信息融合问题。针对现有弹目相对运动模型存在的不足,提出基于弹目状态变量的相对运动模型,进而提出了高精度惯导信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法(Inertial Navigation System Velocity Information Aided Extended Kalman Filter, IVIA-EKF),利用IVIA-EKF实现了导引头量测信息与惯导信息的有效融合。针对反辐射导弹间接瞄准攻击模式、反辐射导弹直接瞄准攻击模式、反辐射子弹的攻击模式,分别提出了IVIA-EKF的二维模型、三维近似模型、三维模型,深入研究了IVIA-EKF在反辐射武器上的应用方法。构建惯导半实物仿真实验平台,利用仿真实验平台对所提IVIA-EKF方法的有效性进行验证。理论分析和实验结果表明文中提出的IVIA-EKF方法,充分利用惯导信息对导引头量测误差进行抑制,实现了导引头量测信息与惯导信息的有效融合。利用该方法得到的滤波结果不但优于低通滤波结果,也优于传统EKF的滤波结果。试验与鉴定是保障PRS战斗力的关键环节。在试验中,不仅可以分析评估PRS完成作战使命的效能,而且可以不断发现和消除PRS存在的缺陷、隐患。论文第四章以“PRS试验效能评估”为研究主线,研究了对抗条件下PRS效能评估问题。针对试验数据样本量小,难以确定数据样本统计分布规律的特点,提出了基于灰色理论的试验数据处理方法,为PRS靶场试验中的数据处理提供了新的思路。针对电子装备靶场试验评估的条件和特点,提出了基于指标非线性聚合的武器效能评估方法,为PRS靶场试验评估提供了理论和方法的支撑。论文以反辐射武器的攻防对抗为背景,深入研究了被动雷达导引头弹目相对信息的获取、雷达导引头量测信息与惯导信息的信息融合、被动雷达导引头效能评估等关键技术问题。论文的主要研究成果在多个科研项目中得到应用,通过外场试验、暗室测试、半实物仿真实验等方式得到了验证。论文的成果丰富和完善了被动雷达制导与效能评估理论,对提高反辐射武器在对抗条件下的作战效能具有重大借鉴意义。

全文目录

摘要  12-14
Abstract  14-17
第一章绪论  17-32
  1.1 研究背景  17-18
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  18-29
    1.2.1 反辐射武器发展的现状和趋势  18-21
    1.2.2 被动雷达导引头弹目信息获取方法研究现状与发展趋势  21-23
    1.2.3 被动雷达导引头/惯性导航系统信息融合方法研究现状与发展趋势  23-26
    1.2.4 电子战系统的靶场试验技术与评估方法研究现状与发展趋势  26-29
  1.3 论文主要研究工作简介  29-32
第二章被动雷达导引头的弹目信息获取  32-69
  2.1 引言  32-33
  2.2 单脉冲测角原理及其复比模型  33-38
    2.2.1 单脉冲测角的基本原理  33-35
    2.2.2 单脉冲复比模型  35-36
    2.2.3 单脉冲复比的矢量处理模型  36-38
    2.2.4 单脉冲系统的基本形式  38
  2.3 诱偏系统原理及其关键技术  38-46
    2.3.1 基本原理  38-39
    2.3.2 有源诱偏技术对单脉冲测角体制PRS 的影响分析  39-40
    2.3.3 有源诱偏系统的典型工作流程  40-41
    2.3.4 告警技术  41-42
    2.3.5 时序控制  42-46
  2.4 空间谱估计和单脉冲测角复合测角方法  46-61
    2.4.1 概述  46-47
    2.4.2 空间谱估计的典型算法  47-49
    2.4.3 被动雷达导引头上应用空间谱估计技术的难点  49-52
    2.4.4 空间谱估计、单脉冲复合测角方法  52-55
    2.4.5 复合测角方法的性能分析  55-61
  2.5 诱偏干扰条件下被动雷达导引头数据处理方法  61-68
    2.5.1 诱偏条件下复合测角系统角度测量结果分析  62-63
    2.5.2 量测数据预处理  63-64
    2.5.3 量测数据的处理方法  64-68
  2.6 本章小结  68-69
第三章被动雷达寻的/惯导系统复合制导信息融合  69-119
  3.1 引言  69-71
  3.2 高精度惯导速度信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法(IVIA-EKF)  71-77
    3.2.1 弹目相对运动模型建模原理  72-73
    3.2.2 基于弹目状态变量的弹目相对运动模型  73-74
    3.2.3 通过速度矢量分解建立弹目相对运动模型  74-77
  3.3 惯性导航系统误差分析  77-85
    3.3.1 基本误差模型  77-80
    3.3.2 惯性导航系统误差模型  80-81
    3.3.3 典型弹道惯导误差仿真  81-85
  3.4 IVIA-EKF 方法在ARM 间接瞄准攻击模式下的应用  85-94
    3.4.1 弹目相对运动关系描述  85-86
    3.4.2 二维弹目相对运动状态方程  86-87
    3.4.3 状态方程离散化与线性化  87-89
    3.4.4 量测方程  89-90
    3.4.5 仿真实验及性能分析  90-94
  3.5 IVIA-EKF 方法在ARM 直接瞄准攻击模式下的应用  94-102
    3.5.1 问题描述  94-95
    3.5.2 三维弹目相对运动近似方程  95-97
    3.5.3 状态方程离散化与线性化  97-98
    3.5.4 量测方程  98
    3.5.5 仿真实验及性能分析  98-102
  3.6 IVIA-EKF 方法在反辐射子弹攻击时的应用  102-112
    3.6.1 三维弹目相对运动状态方程  102-104
    3.6.2 运动状态方程得离散化与线性化  104-107
    3.6.3 量测方程  107-108
    3.6.4 仿真实验及性能分析  108-112
  3.7 惯导数字/半实物仿真平台  112-117
    3.7.1 惯导数字/半实物仿真系统简介  112
    3.7.2 惯导数字/半实物仿真系统模块构成  112-115
    3.7.3 惯导数字/半实物仿真系统工作流程  115-116
    3.7.4 仿真验证实验  116-117
  3.8 本章小结  117-119
第四章对抗环境下被动雷达导引头效能评估  119-145
  4.1 引言  119-120
  4.2 基于灰色理论的试验数据处理方法  120-129
    4.2.1 基于灰色理论和范数的灰色距离测度与灰熵  120-122
    4.2.2 基于灰色理论的试验数据处理方法  122-123
    4.2.3 灰色参数估计方法与传统概率参数估计的比较  123-127
    4.2.4 仿真示例  127-129
  4.3 基于指标非线性聚合的武器效能评估方法  129-136
    4.3.1 武器装备的作战能力和作战效能  129
    4.3.2 武器装备作战效能的评估指标体系  129-130
    4.3.3 评估指标的聚合方法  130-132
    4.3.4 评估指标的评分方法  132-134
    4.3.5 评估实例  134-136
  4.4 对抗环境下被动雷达导引头效能仿真评估  136-139
    4.4.1 评估环境的设定  136-137
    4.4.2 被动雷达导引头效能评估指标体系  137
    4.4.3 被动雷达导引头作战效能评估权值计算  137-138
    4.4.4 被动雷达导引头效能评估类  138
    4.4.5 被动雷达导引头底层指标评分  138-139
    4.4.6 被动雷达导引头的指标聚合  139
  4.5 对抗环境下反辐射武器效能试验评估  139-144
    4.5.1 反辐射武器靶场试验方法  139-141
    4.5.2 环境设置  141
    4.5.3 反辐射武器靶场评估仿真实例  141-144
  4.6 本章小结  144-145
第五章结束语  145-148
  5.1 主要工作  145-146
  5.2 主要创新点  146-147
  5.3 下一步工作展望  147-148
致谢  148-150
参考文献  150-161
作者在学期间取得的学术成果  161-163
作者在学期间参与的科研项目  163

对抗条件下被动雷达制导技术及效能评估方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文