基于末制导信息的定向战斗部起爆算法研究(13年硕论)-黄心入

基于末制导信息的定向战斗部起爆算法研究

黄心入

2013年6月

中图分类号：TJ43+4.1

UDC分类号：623.7

基于末制导信息的定向战斗部起爆算法研究

作 者 姓 名 黄心入

学 院 名 称 机电学院

指 导 教 师 范宁军 教授

答辩委员会主席 宋遒志 教授

申 请 学 位 工程硕士

学 科 专 业 兵器工程

学位授予单位 北京理工大学

论文答辩日期 2013年6月

On directional warhead burst control algorithm based on

terminal guidance information

Candidate Name： School or Department: Faculty Mentor: Chair, Thesis Committee： Degree Applied: Major： Degree by: The Date of Defence：

基于末制导信息的定向战斗部起爆算法研究 北京理工大

学

研究成果声明

本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。

特此申明。

签 名： 日期：

关于学位论文使用权的说明

本人完全了解北京理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。

签 名： 日期：

导师签名： 日期：

摘要

采用定向战斗部是提高防空导弹拦截巡航导弹效率的有效途径之一。不同于传统各向同性战斗部，定向战斗部将毁伤元和爆炸能量集中于目标方向，可以在不增加战斗部质量的情况下，有效提高能量和毁伤元利用率，提高引战配合效率。

引信是战斗部的保险和起爆装置，它负责在储存、运输以及发射安全距离以内锁定战斗部，只在预定条件下探测环境信息，并给出起爆信号以及引爆战斗部。受测量信息的限制，单独依靠引信不能实现在复杂弹目交会条件起爆方位的计算，因此需要将制导系统测量的弹目相对运动信息引入起爆延时和起爆方位的计算中。本文以采用定向战斗部的防空导弹为对象，针对拦截巡航导弹时利用引信和末制导信息计算起爆信息，适时定向起爆偏心战斗部使破片动态飞散区覆盖目标方位的问题进行研究。

本文首先考虑了弹上测量高低角、方位角、相对速度等参数，建立起引战配合模型，推导了起爆延时和起爆方位角的计算公式。然后根据巡航导弹典型型号的飞行速度和尺寸信息，建立引信延迟宽容度模型并分析了目标要害部位尺寸、弹目交会角、相对运动速度等因素对引信延迟宽容度的影响。

其次，分析了雷达导引头探测时的主要噪声模型，使仿真条件更加接近于实际，为了提高导引头测量信息精度，本文基于“当前”统计模型使用自适应卡尔曼滤波算法处理导引头测量数据并进行仿真，将滤波后数据代入引战配合模型计算起爆延时与起爆方位角，对比精确值进行误差分析。

最后本文根据偏心起爆战斗部起爆点选择对破片飞散区域的影响，参照前面章节得出的引信起爆延时和起爆方位角估计的精度，在弹体滚转条件下设计了偏心起爆战斗部起爆方案。

关键词：定向战斗部 起爆算法 引制一体化 引战配合

Abstract

Using of directional warhead is an effective method to improve the efficiency of air defense missiles for intercepting cruise missiles. Different from the triditional isotropic warhead, directional warhead focuses kill element and explosion energy on the direction of target for the purpose of taking advantage of kill element and explosion energy, improving fuze warhead matching efficiency without increasing the weight of warhead.

Fuze is the insurance and detonation devices of warhead which locks the warhead at the process of storage, transportion and flying across the safty distance. The fuze receives environmental information and gives signal to burst warhead only under predetermined conditions. Using of relative motion information from fuze alone is not sufficient to calculate the the initiation direction for directional warhead until terminal guaidance information is employed. In this paper, the utilization of terminal guidance information together with information from fuze for air defense missiles equippted with off-center initiation warhead to calculate the initiation direction and optimal fuze delay time is studied with the purpose of cover the target with dynamic scattering section of warhead.

Firstly, models of missle-target engagement are established based on the series of intersecting parameters of terminal guidance information, such as elevation angle, azimuth angle from seeker, relative distance and relative speed of target from the fuze.Model of fuze time-delay tolerance is established based on the flying speed and the size of typical cruise missiles. And a series of intersecting parameters, such as vital part size of target, intersecting angle and relative speed are tested in order to study the influence they may have on the fuze time-delay tolerance.

Secondly, major errors of radar seeker during the target tracking process are discussed in order to approach that of real measurement process. Adaptive Kalman filter algorithm based on “The current” statistical model is used during the data processing, which is acquire by seeker, to reduce influence of noise on calculating fuze delay time and initiation direction.The calculation results are compared to the exact value to the evaluation of the filter’s performance.

Finally, detonation algorithm for off-center warhead is designed based on the off-center warhead’s property and previously research of this paper, considering the condition that the body of missile rolling about the longitudinal axis during the process of interception.

Key Words: Directional warhead; Detonation algorithm; Guidance intergreted fuze;

Fuse-warhead coordination.

目录

第1章 绪论 ................................................. 1

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