地面目标跟踪系统的建模与控制无人机机载导弹落角和时间控制导引律研究

       对无人机地面目标跟踪系统进行了分析,并建立了各个子系统的数学模型,针对跟踪过程中可能导致目标丢失的两个关键问题--无人机的飞行轨迹和云台摄像机的控制,给出了一种轨迹规划与跟踪算法,该算法既可以使无人机与目标保持一定距离,又保证了无人机在飞行过程中机头始终朝向目标.此外,设计了一种云台摄像机控制方法,该方法利用无人机与目标的相对位姿和目标偏离图像中心的偏差作为反馈信息对云台摄像机进行控制.仿真结果表明本文所设计的无人机地面目标跟踪系统具有良好的性能。

       改进了一种能同时控制命中角和命中时间的修正比例导引律,将其用到无人机机载空对地导弹中,将其中的剩余时间估计加入了命中角约束的影响,旨在保证无人机机载导弹垂直命中目标的同时,使命中时间更为准确.通过对此导引律和一种仅考虑垂直命中角约束的修正比例导引律以及和改进前导引律的比较,仿真表明,此导引律使无人机机载导弹能在保证垂直命中目标的同时,控制命中时间更为准确,并能缩短垂直打击弹道的飞行时间,增加突防能力,也能使多发导弹从离目标的不同位置发射后,命中目标同时性更好,使目标的防空能力不足以拦截所有来袭导弹,增大毁伤概率。

       火力单元为威胁建立威胁联网模型,分析了威胁联网对火力单元的雷达扫描区和杀伤区的影响,以及威胁联网对路径规划的影响;针对威胁联网下各主动威胁进行信息交流与资源共享的模式,提出了适用于威胁联网的目标指示概率,并以威胁对无人机的探测概率为基础,给出了简化的威胁联网模型.根据雷达响应时间和导弹外部飞行时间提出了威胁时间窗概念,并结合威胁联网模型改进了威胁代价目标函数.最后运用模型预测控制算法进行仿真,通过对比说明基于威胁联网模型的改进算法的有效性和合理性。


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