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武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究为接收天线的面积。接收机

归档日期:06-17       文本归类:非触发引信      文章编辑:爱尚语录

  武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究为接收天线的面积。接收机的灵敏度。 弹上能源的最大工作时间的限制 这包括电源的蓄电池固体燃料等 这些因素限制了导弹所能飞行的轨道距离。 最小相对速度的限制 导弹的非触发引信为保证战斗部爆炸时主破片覆盖目标的要害部位需要有一个延时时间 延时时间的长短取决于目标要害部

  武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究为接收天线的面积。接收机的灵敏度。 弹上能源的最大工作时间的限制 这包括电源的蓄电池固体燃料等 这些因素限制了导弹所能飞行的轨道距离。 最小相对速度的限制 导弹的非触发引信为保证战斗部爆炸时主破片覆盖目标的要害部位需要有一个延时时间 延时时间的长短取决于目标要害部位距非触发引信感觉面的距离、引信战斗部在弹体上的安装位置以及导弹与目标相遇时目标纵轴方向的相对速度的大小。 引信远距离接触保险时间 最小时间的限制 为保证攻击机的自身安全要求引信必须保证导弹离开栽机一定距离之后才能解除保险 完成爆炸准备工作。这影响的导弹攻击区的最小内边界。 另外 还有导引头最大框架转动角速度 导弹最大可用过载的限制 导引头位标器跟踪角速度及最大跟踪方位角 攻击机与目标机速度比对攻击区的影响等条件的限制。 在程序设计中采取优化和结构化等手段 提高运算速度为了能够实现实时计算空空导弹的攻击区 文中除了采用质点的空空的数学模型 减少程序运算的复杂程度外 另一方面文中还对程序进行了优化 来提高运算速度。在程序的设计中 为了达到实时性 我们没有采用 等语言进行设计 而采用执行速度比较快的 语言进行设计。另外 在数值计算上 我们采用数值积分、插值、迭代等运算方法 并进行了优化 以提高程序的执行速度。用快速的变步长的数值积分的方法求解得到的运动微分方程组 在程序的设计中 我们应用的是变步长 法。它既可以保证有较高的精度 又能提高运算速度。采用变步长方法来提高运算速度 是保证实现实时计算的一个重要措施 在计算中 如果将步长取得过大 计算结果的误差增大 甚至发散 特别是导弹接近目标时 在一个步长时间内的距离大于两倍的命中脱靶量时 就可能导致错误的判断 使可以命中的情况成为不能命中 使得计算发射区边界不正确 反之 如果步长取得过小 则将影响到计算的速度。由于以上原因 故在程序中采用变步长进行数值积分 在计算开始时 可选用较大步长 而当导弹接近或命中目标时 取较小的步长 这样整个过程可以既可满足一定精度时 又大大提高计算速度。另在编程过程中 对于一些耗时较多的运算在算法上进行了优化 如计算中有许多的参数 如大气密度 导弹运动学中的参数 是一些表格函数需要进行插值运算 但我们发现 数值表格中 许多的参数变化比较平缓 所以为了提高运算南京航空航天大学硕士学位论文速度 我们采用了计算较为简单的拉格朗日插值法。在寻找边界的过程中 实际上最好的方法是把发射区分成由方格组成的网络 在网络中每一点都执行一次发射 记录下运算的结果。然而为了达到实时的效果 本文采用了运算较快且较好的迭代的方法 在确定的初始条件下 可以用导弹最大动力射程作为距离的初值来仿真导弹的攻击过程 再由命中脱靶量等上面规定的命中限制条件来判断导弹是否命中目标 如不能命中 则此距离减去其脱靶量的作为下次计算的初值 如此循环计算 最后 得到导弹的最大攻击区 应用此方法 一般只需要 次循环 就可取得某一角度下的最大攻击点 导弹攻击区实时运算的流程图武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究图导弹一次攻击运动的流程图 计算结果及其精度分析在计算导弹攻击区的过程中 采用的导弹终止条件如表 南京航空航天大学硕士学位论文表 导弹的终止条件条件值最大制导飞行时间 最小飞行时间导引头最大框架转动角速度 导引头最大框架角 另仿真运算中数值积分的开始步长 最小误差为 目标机的运动速度恒定 取其方向平行于 轴。在文中给出了两组不同进入角时导弹的攻击过程 是两组攻击曲线图其初始条件如下 导弹和目标的初始速度皆 且目标机的速度恒定 进入角分别为 初始距离为目标机和导弹的发射高度为 其中 是导弹和目标机在水平面内的运动轨迹平行于 轴方向的为目标机的轨迹 是导弹与目标机的相对距离。武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究图 导弹的攻击曲线 进入角 导弹的攻击曲线进入角 是在上述终止条件下见表 用快速模拟法计算出的一组攻击包络线。其初始条件为目标机和导弹的发射高度 目标机和导弹的初始速度皆 目标无机动性时的一水平面内的攻击包络线。南京航空航天大学硕士学位论文黼黼燃 导弹的攻击包络线水平面内 以上曲线都是在输入目标机和载机的初始参数和其攻击区的限制条件后 通过实时计算得到的 通过计算过程及其仿真结果可以看出 整个过程几乎没用延迟 能够很好的满足实时计算的要求。 神经网络法计算 神经网络的选取 选取 神经网络导弹包络线实际上它是由 多个自变量组成的函数 但是由于影响导弹包络线求解的因素很多 且是非线性 很难用统一的公式求解。前馈神经网络误差逆传播神经网络是前馈网络中常用的一类网络 它提供了描述复杂非线性映射的一般性方法。并且已经有定理证明 一个三层 神经网络 它的输出可在任意逼近一个非线性函数。对于构造火控方式而言 上述映射关系即所需要达到的目的。所以文中对应用的是 神经网络求解导弹的攻击区进行了研究。 神经元输出特性函数的选取神经元作为神经网络的细胞 它的选取对整个神经网络非常关键 会影响整个神经网络设计的是否成功。神经元模型的输出公式为 是阀值为特征函数 网络在实际应用中 神经元输出特性函数 常选用的类型有如下几种 阶跃函数 分段线性函数、 形函数 恒等线性函数、双曲线函数。武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究阶跃函数和分段线性函数这两种类型的输出特性函数不适合攻击区的处理 主要原因是 输出特性函数在 神经网络中实际上反映了网络的输出函数特性 所提供的导弹包络线样本对输出值 即允许发射距离 是在一定范围内的连续变化量 攻击区的处理并不是一般的分类问题。双曲线函数和 函数基本一致 文中采用的是 函数 其公式如下 学习过程为使神经网络形成所需要的映射关系 网络必须进行学习以确定相应的网络参数 其过程是 首先 给网络提供相应的学习样本 同时提供便于度量的性能指标函数 取网络在一定的参数条件下对给定的样本数据对的逼近误差 然后采用适当的优化算法确定出使性能指标函数极小化的网络参数 从而形成满足所需映射关系的网络 为了达到上述目的 本文采用了 函数 最速下降学习法 网络即常用的误差逆传播神经网络进行研究。网络的设计 确定 网络的外部参数和样本对设计 网络 首先是确定样本对 导弹包络线确定与导弹本身以及环境等诸多因素有关 是十分复杂的 目前给出的理论攻击区与 多个参数有关 因而经火控处理构造的工作形式如下 其中 。——最大、最小允许发射距离——载机和目标机的高度 。——载机、目标机的速度一水平进入角和垂直进入角上式中的 个参数的每一种组合 对应一种工作状态 都有一个对应的攻击区。这些值是离散的 也是确定的样本 可通过仍神经网络来得到一个连续变化的函数。将这 个参数作为网络的输入 对应的最大最小允许发射距离作为输出的理论值。本文为了使问题简化 没有对这 个参数进行研究 而是对目标机和本机在同一水 南京航空航天大学硕士学位论文平高度的不同速度和进入角并且目标机无机动的情况下的导弹最大攻击区进行了研究。其神经网络的输出关系图如下 网络的输入输出关系三层 网络的设计和训练本文中设计成三层 网络 其中有两个隐含层 其中输入参数 第二层为个。根据上述的设计的 网络和采用的最速下降学习算法 就可以对神经网络进行训练。本文确定数学模型的公式如下 型函数。为四个输入量 矿分别为第一隐含层 第二隐含层和输出层的权值 分别为第一隐含层 第二隐含层和输出层的阀值。对于样本的选取最理想的是采用本文前面提到的通过导弹六自由度动力学方程计算而得到的 但是由于本文没有对导弹的六自由度动力学方程进行计算 因而没有选取它作为训练样本 而是采用的本文前面讨论的应用快速模拟法得到的 但这不影响对此问题的讨论。在训练的过程中 首先要注意对步幅的选取 因为取得过小 则使得训练的时间过长 在规定时间内精度达不到要求 如取的过大 则有可能使得权值反复振荡 而不能收敛。另外初始值的选取 如选取不当 会影响到训练的最终收敛 本文对初始值的选取采用的是随机数赋值 同时将理论输出限制在一定的范围内。 结论通过对神经网络的训练我们发现 它能很好的逼近任意的非线性函数 具有比现在实际应用的数值拟合的方法有更高的精度 使导弹的超界概率和失界概率更小 其中下图 网络训练后得到的一组攻击区的曲线图目标机和导弹的发射高度 眦足武装直升机空空导弹攻击的火控系统研究为目标机和导弹的初始速度皆为 通过下图我们可以看出 它很好的复现了快速模拟法得到的曲线。 一组攻击区曲线图导弹发射包络线的精度分析空空导弹允许发射包络线常用导弹的失机概率‰和界外概率 。。这两个指标来描述 所谓失机概率氏 是指攻击机是在导弹的发射包络线之内 但火控系统显示给飞行员的信息是在发射包络线之外。界外概率 。是指攻击机实际在导弹发射包络线之外 火控系统显示给飞行员的信息在发射包络线之内。 。。的计算是以导弹的基准包线与火控算法包线的面积比。我们把由导弹六自由度动力学或三自由度动力学方程计算得到的导弹发射区成为导弹真实发射区而由上面提到的 用于火力控制系统中的经拟合或快速模拟法等得到的导弹发射区成为近似发射区。由于近似发射区的计算中进行了一些简化 这导致和真实的发射区不重合 对于他们之间的重合度 我们用发射成功率 。。表示。其计算公式如下 失去发射机会的概率 南京航空航天大学硕士学位论文其中是近似发射区和真实发射区的重合部分 凡是真实发射区拥有而近似发射区没有包含的部分 是真实发射区不具有而近似发射区却包含的部分 这两个数值是用来评价机载火力控制系统中所用的近似发射区优劣的数值指标。通常要求这两个概率均小于 。发射成功率可以用下式得到 考虑到失去发射机会和边界发射均为小概率事件故通常 。应大于

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