临近高速目标红外定位跟踪与拦截弹诸元设计方法研究

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1、硕士学位论文临近高速目标红外定位跟踪与拦截弹诸元设计方法研究RESEARCHONTHEMETHODOFINFRAREDTRACKINGANDLOCALIZATIONFORTHENEARSPACEHIGH-SPEEDTARGETANDTHEDESIGNOFINTERCEPTORFIRINGDATA张召哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V448学校代码：10213国际图书分类号：629密级：公开工学硕士学位论文临近高速目标红外定位跟踪与拦截弹诸元设计方法研究硕士研究生：张召导师：高长生副教授申

2、请学位：工学硕士学科、专业：航空宇航科学与技术所在单位：航天工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448U.D.C:629DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEMETHODOFINFRAREDTRACKINGANDLOCALIZATIONFORTHENEARSPACEHIGH-SPEEDTARGETANDTHEDESIGNOFINTERCEPTORFIRINGDATACan

3、didate：ZhangZhaoSupervisor：A.P.GaoChangshengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：AeronauticalandAstronauticalScienceandTechnologyAffiliation：Dept.ofAstronauticsEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInst

4、ituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着飞行试验的进行，临近空间高超声速技术不断成熟。其中，以超燃冲压发动为动力的吸气式乘波体高超声速飞行器，是主要的发展方向之一，也是本文的研究重点。本文针对该类目标的动力学模型进行了深入的分析，在此基础上对目标的红外探测、跟踪以及拦截弹诸元设计方法进行了研究。一、本文的目标动力学模型以远程火箭动力学模型为基础，重点研究气动力以及发动机推力。在机理模型的基础上，给出了气动力的拟合公式并求解了发动机的推力系数，建立了目标的动力学模型。基

5、于该动力学模型，对滚转机动进行了研究，指出此种机动方式可横向机动射程的四分之一距离。之后，本文使用粒子群算法，以攻角序列为优化变量，以射程最远为指标，对目标高空巡航段轨迹进行了优化。二、重点分析了临近空间探测平台应对该类目标的性能，相较于传统探测平台，其表现出极大的优势。建立了目标辐射模型，分析了目标辐射特性，指出0.5-3微米为适合的探测窗口。基于大气传输软件计算大气透过率，分析了红外探测的信噪比，仿真表明红外探测可以满足1100km的探测距离要求。然后基于一般最小二乘进行红外定位，分析双站定位和

6、三站定位的精度，并与解析形式误差传播对比，设计了一种探测平台布置方案。三、在红外定位数据的基础上，本文使用交互式多模型（InteractingMultipleModel，IMM）算法对目标进行了跟踪，仿真表明该算法对目标加速度的估计较为准确。基于此，本文给出了目标非保守力加速度的拟合公式，并对拟合系数进行了求解，得到了目标拟合动力学模型和跟踪模型。使用无迹卡尔曼滤波（UnscentedKalmanFilter，UKF），对目标进行了单模型跟踪，效果较好。四、根据拦截弹诸元敏感度分析结果和拦截范围要求

7、，编制了状态射表和边界射表，用于诸元的初值确定。基于目标的拟合动力学模型，对目标的轨迹进行预报。基于此，本文给了一套预测拦截点搜索和诸元设计流程。关键词：临近空间；红外探测；交互式多模型滤波；无迹卡尔曼滤波；射表；诸元设计-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAswiththeflighttests,thenearspacehypersonictechnologycontinuestomature.Amongthem,thescramjet-poweredwave-riderair-b

8、reathinghypersonicvehicleisoneofthemaindirectionsofdevelopment,butalsothefocusofthisstudy.Thispaperconductedin-depthanalysisonthedynamicsmodelofnearspacehigh-speedtarget.Onthebasisofthemodel,theinfrareddetection,trackingtargetandinterce