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反辐射无人机无源定位及航迹优化技术研究

作　者: 曹东波
导　师: 姜文利
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 反辐射无人机无源定位航迹优化干涉仪相位差变化率
分类号: V249
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

反辐射无人机是一种利用敌方雷达辐射的电磁信号,发现、跟踪,以至最终摧毁敌方雷达的武器系统。它兼有飞机和导弹的双重特性,成本低,作战效能优异,深受国内外研究部门的关注和重视。目前,世界许多国家都在研制反辐射无人机,在研或已装备的反辐射无人机多达几十种。本文以反辐射无人机作战过程中被动定位和引导技术的需求为背景,主要研究了一维干涉仪体制下三维无源定位和航迹优化问题。第二章首先介绍了反辐射无人机的作战过程,分析了侦察天线需要具备的特点,比较了几种天线安装布局,选取了合适的无源定位体制,并设计了合理可行的定位流程。第三章分别对一维干涉仪体制下只利用方向圆锥角进行三维定位和方向圆锥角联合相位差变化率进行三维定位的方法进行了研究,分析了两种定位方法的可观测性并通过计算机仿真进行了验证;提出了一种自适应变维EKF滤波算法,大大加强了滤波的稳定性。第四章研究了反辐射无人机航迹优化问题,分析了无人机飞行航迹对定位精度的影响,推导出两种定位方法的单步实时航迹优化算法,并进行了计算机仿真验证。第五章给出了反辐射无人机无源定位与航迹优化纯数字式仿真和中频注入式仿真的设计思路和计算机实现。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-15
  1.1 论文研究背景及意义  11-12
  1.2 研究现状  12-14
    1.2.1 运动单站无源定位技术  12-13
    1.2.2 无源定位航迹优化技术  13-14
  1.3 论文主要工作  14-15
第二章反辐射无人机无源定位体制  15-22
  2.1 反辐射无人机作战过程  15-16
  2.2 反辐射无人机干涉仪天线特点及布局  16-18
  2.3 反辐射无人机定位体制选择  18-19
  2.4 反辐射无人机定位流程优化  19-20
  2.5 小结  20-22
第三章一维干涉仪体制下的三维无源定位技术  22-38
  3.1 一维干涉仪体制下三维无源定位参数测量模型  22-25
    3.1.1 干涉仪方向矢量的计算  22-23
    3.1.2 三维空间中来波方向圆锥角的测量模型  23-25
    3.1.3 三维空间中相位差变化率的测量模型  25
  3.2 一维干涉仪体制下三维无源定位可观测性分析  25-31
    3.2.1 可观测性定理  25-26
    3.2.2 仅测方向圆锥角的三维无源定位可观测性分析  26-29
    3.2.3 方向圆锥角联合相位差变化率的三维无源定位可观测性分析  29-31
  3.3 自适应变维EKF 算法  31-34
    3.3.1 自适应变维EKF（MDEKF）原理  31
    3.3.2 自适应变维EKF（MDEKF）算法推导  31-33
    3.3.3 滤波器初始化  33-34
  3.4 计算机仿真  34-37
    仿真1：方向圆锥角定位可观测性仿真  34-35
    仿真2：干涉仪角度测量误差对定位精度的影响  35-36
    仿真3：干涉仪相位差变化率测量误差对定位精度的影响  36
    仿真4：圆锥角定位与联合相位差变化率定位的性能比较  36-37
    仿真5：MDEKF 与标准EKF 性能比较  37
  3.5 小结  37-38
第四章反辐射无人机航迹优化技术  38-51
  4.1 航迹优化的基本概念  38-40
    4.1.1 系统可观测程度描述  38-39
    4.1.2 航迹优化算法的评价  39
    4.1.3 定位误差的计算  39-40
  4.2 无人机航向和速度对定位精度的影响  40-42
    4.2.1 无人机航向对定位精度的影响  40-42
    4.2.2 无人机速度对定位精度的影响  42
  4.3 单步实时航迹优化算法  42-47
    4.3.1 方向圆锥角定位的单步实时最优算法  42-44
    4.3.2 联合相位差变化率定位的单步实时最优算法  44-45
    4.3.3 无人机飞行约束分析  45-47
  4.4 单步实时最优算法的计算机仿真  47-50
    4.4.1 方向圆锥角定位无约束条件时的优化航迹  47-48
    4.4.2 方向圆锥角定位有约束条件时的优化航迹  48-49
    4.4.3 联合相位差变化率定位无约束条件时的优化航迹  49
    4.4.4 联合相位差变化率定位有约束条件时的优化航迹  49-50
  4.5 小结  50-51
第五章反辐射无人机无源定位与航迹优化仿真技术  51-61
  5.1 反辐射无人机无源定位与航迹优化数字式仿真  51-55
    5.1.1 反辐射无人机无源定位与航迹优化数字式仿真系统构建  51-52
    5.1.2 反辐射无人机无源定位与航迹优化数字式仿真软件界面  52-53
    5.1.3 反辐射无人机无源定位与航迹优化数字式仿真可视化结果  53-55
  5.2 反辐射无人机无源定位与航迹优化中频注入式仿真  55-60
    5.2.1 反辐射无人机无源定位与航迹优化中频注入式基本原理  55-56
    5.2.2 反辐射无人机无源定位与航迹优化中频注入式仿真的基本流程  56-57
    5.2.3 反辐射无人机无源定位与航迹优化中频注入式仿真的软件界面  57-60
    5.2.4 反辐射无人机无源定位与航迹优化中频注入式仿真的硬件连接  60
  5.3 小结  60-61
结束语  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
作者在学期间取得的学术成果  66

反辐射无人机无源定位及航迹优化技术研究

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