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舰炮火控系统国内外研究现状

时间:2019-03-24 20:33来源:毕业论文
根据舰炮火控系统的工作流程,需要进行目标航迹滤波、命中问题求解(包括停止间和行进间射击情况)、舰载平台摇摆条件下的射击诸元修正、炮控系统设计、射击效能分析等基础理

根据舰炮火控系统的工作流程,需要进行目标航迹滤波、命中问题求解(包括停止间和行进间射击情况)、舰载平台摇摆条件下的射击诸元修正、炮控系统设计、射击效能分析等基础理论的研究
目标的运动可以用航迹模型来描述。常用的航迹模型分为确定性和随机模型。确定性模型主要是多项式模型,包括匀速模型和匀加速度模型;随机模型有协方差平稳随机模型和随机加速度模型。前者将航迹中的确定性成分与随机性成分直接取和,后者将随机成分作为航迹模型中状态变量或其分量的激励源,主要包括Singer模型、二阶相关加速度模型和Moose模型[ ]。为了解决“目标按多种方式机动以摆脱跟踪”这类目标运动模态的不确定性问题,又提出多模态航迹模型,主要包括自适应Moose模型、蛇形机动模型和变阶模型等[ ]。33932
根据适用过程状态的不同,滤波分为稳态和瞬态滤波。前者包括维纳滤波、α-β滤波、α-β-γ滤波,仅适用于稳态过程。20世纪70年代,由于计算机资源的限制,稳态滤波方法研究非常多,随着计算机处理速度和容量的提高,瞬态滤波方法逐渐替代稳态滤波方法。瞬态滤波方法包括最小二乘滤波、卡尔曼滤波,既适用于稳态过程,也适用于瞬态过程。对于线性系统,卡尔曼滤波至今仍是各种统计滤波中精度最高、计算最为简便的一种方法[ ]。根据选择的航迹模型,滤波又可分为单模型和多模型滤波。上面提到的稳态和瞬态滤波方法均属于单模型滤波方法,多模型滤波方法适用于目标运动模态的不确定性,主要包括固定多模型方法、广义伪贝叶斯方法(GPB)和交互式多模型方法(IMM)。跟踪系统中存在非线性因素,常用的非线性滤波算法包括扩展卡尔曼滤波(EKF)、不敏卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)等[ ]。论文网

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根据载体射击时的运动状态,命中分为停止间和行进间射击命中。目前停止间解命中体系已很完善,舰炮需要在行进间解命中,可在停止间解命中基础上通过修正由于运动造成的弹目偏差来解决[ ]。此外,利用舰艇可以行进的特点,将其运动到最有利的位置,以最有利的姿态实施射击,实现最优决策,也是行进间解命中的特有课题[ ]。关于命中问题求解,历史上有两种不同的方法,分别为线性速率解命中和角速率解命中[ ],相应的火控系统分别称为线性速率系统和角速率系统,现代意义下多将两者结合,向着混合式火控系统方向发展[ ]。对于线性速率舰炮火控系统,可通过弹道方程或是利用射表求解命中问题。利用射表解命中主要有两种方法:逼近法和插值法,其中逼近法又分为广义次优子集法和逐步回归分析法,国外这几年多采用插值法[ ]。
实际情况下,舰艇平台摇摆会影响射击诸元输出,这在舰炮火控系统命中问题求解中需加以考虑。考察不同波浪谱对舰艇平台影响,文献[ ]研究了工程应用中的四种典型波浪谱的特性,指出文圣常波浪谱更适用于我国海洋工程实际应用;文献[ ]研究了两种波浪激励下船舶横摇运动建模,提出以正弦函数形式作为波浪扰动力矩的船舶运动模型反映的是规则波中的船舶运动,在随机不规则波中可用谐和激励作为波浪扰动力矩建立船舶横摇运动模型。文献[ ]基于鲁棒最小二乘波频预测器,在火控应用中对船舶横摇运动进行了长期预测。
炮控系统是舰炮火控系统的重要组成部分。早期的炮控系统具有稳定火炮及速率调炮的基本功能,随着战技性能的发展,需要改造并增加新功能,国内外对炮控系统的改造主要包括:采用复合控制方式进一步提高火炮的稳定精度,增加火炮射角装定功能及对运动目标精密跟踪功能等[16]。到目前为止,炮控系统的上述技术改造均是按“1+N”的结构设计方式进行,专著[ ]采用“1+1”的结构设计方式,实现了多种功能的综合,简化了新型炮控系统的结构并且降低了成本。文献[ ]提出了一种炮控系统自适应滑模鲁棒控制方法,很好的解决了炮控系统结构摄动和外界扰动输入不确定因素未知的问题。当前各国炮控系统的发展方向为数字全电式炮控系统,其各部件全部数字化以实现实时网络控制,克服了传统炮控系统内部各部件之间由于信息传递关系复杂,造成线缆繁杂,易受电磁干扰等问题[ ]。 舰炮火控系统国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190324/31261.html
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