导引头天线罩误差及相控阵导引头波束指向误差在线补偿方法研究

发布时间：2020-04-26 03:53

【摘要】：论文以雷达导引头总体技术需求为依托,针对导引头天线罩误差及导引头隔离度对导弹制导系统性能影响与在线补偿方法等问题进行了重点研究,研究成果将为我国相应导弹的雷达导引头及其制导系统总体设计提供理论依据。首先分析了导引头天线罩误差的产生机理,建立了天线罩寄生回路模型,分别研究了天线罩寄生回路的时域、频域性能以及稳定性条件,并分析了寄生回路对制导系统稳定性、制导性能参数的影响,引入初始速度指向误差、目标常值机动、目标闪烁噪声、接收机噪声、褪色噪声以及目标随机机动等六种误差源,利用伴随法对天线罩误差作用时的脱靶量进行分析。研究结果表明,天线罩误差及其寄生回路不仅会严重恶化制导系统稳定性,还增大了制导系统脱靶量,尤其当天线罩误差斜率在导弹制导过程中发生变化时对制导精度的影响更为严重。针对传统速度追踪制导律及具有落角约束的弹道成型制导律,构造了具有可比性的比例导引与速度追踪制导系统模型、比例导引与弹道成型制导系统模型,研究了天线罩误差对不同类型制导系统的寄生回路稳定性、制导回路稳定性以及制导精度的影响,并进行了一系列的对比分析。结果表明,速度追踪对应的寄生回路及其制导回路稳定域要大于比例导引,且速度指向误差和闪烁噪声输入时,天线罩误差引起的速度追踪制导系统脱靶量要远小于比例导引,但目标随机机动输入时,速度追踪的脱靶量要大于比例导引;弹道成型制导律对应的天线罩寄生回路与制导系统稳定性条件与比例导引近似等价,但天线罩误差影响下的弹道成型制导系统脱靶量要大于比例导引。目前工程中常采用的工艺控制、增加制导滤波器、负反馈偏置以及地面标定等方法对天线罩误差的补偿效果十分有限,为了降低天线罩误差对制导系统的影响,分别提出了基于多模型、EKF和极点配置自校正等三种不同的天线罩误差在线补偿方法,并对其在不同应用条件下的在线补偿效果进行了对比分析。研究结果表明,采用上述方法设计的天线罩误差在线补偿方法均能够有效在线抑制天线罩误差对制导系统的影响,提高制导精度。基于全捷联相控阵雷达导引头的工作原理分析了隔离度产生的原因,建立了包含天线罩误差在内的全捷联相控阵雷达导引头隔离度模型,对比分析了不同类型导引头隔离度对制导系统性能的影响,并分别提出了基于多模型和EKF的全捷联相控阵雷达导引头隔离度在线补偿方法。研究结果表明,导引头波束指向误差和天线罩误差斜率是引起全捷联相控阵雷达导引头隔离度寄生回路的主要因素,将严重影响导弹制导系统稳定性及其制导精度,且寄生回路正反馈时影响更为恶劣;所提出的在线补偿方法可对波束指向误差与天线罩误差斜率引起的隔离度作为整体进行在线补偿,在制导过程中有效抑制了隔离度对视线角速度和脱靶量的影响,提升制导系统性能。最后,针对平台式雷达导引头隔离度问题,建立了包含天线罩误差在内的平台式雷达导引头隔离度模型,对比分析了不同类型导引头隔离度对制导系统稳定性与制导精度的影响,同时提出了一种基于UKF的导引头隔离度在线补偿方法,并与EKF进行了对比。研究结果表明,弹簧力矩、阻尼力矩及天线罩误差斜率是引起平台式雷达导引头隔离度的主要因素,经对比分析,正天线罩误差斜率对制导系统性能的影响相对较小,阻尼力矩、弹簧力矩的影响程度相对较大,而负天线罩误差斜率的影响最为严重;所提出的基于UKF的平台式雷达导引头隔离度在线补偿方法能够在制导过程中实现对隔离度的有效估计与在线抑制,提高了制导精度,且相比于EKF,UKF算法具有更高的估计精度和更好的在线补偿效果。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ765.331

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