反直升機智能雷角跟蹤研究及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、武裝直升機以其高機動性、全天候作戰(zhàn)能力和有效的攻擊火力，已經(jīng)成為陸軍的主要突擊力量，這就需要研究能有效對付直升機的武器系統(tǒng)，反直升機智能雷（Anti-Helicopter Mine，簡稱AHM）正是在這種需求背景下提出來的武器系統(tǒng)，以彌補現(xiàn)有防空武器系統(tǒng)的不足。 目前，反直升機智能雷常用的探測手段是復合式探測方法，其中被動聲探測技術(shù)是主要探測手段。國內(nèi)在距離探測方面精度還不高，難以對目標的位置、速度等信息進行準確的估計，而角度探

2、測方面是比較精確的。隨著地面直接引爆的高速戰(zhàn)斗部的不斷發(fā)展，使得在不增加其它探測手段，采用單一被動聲探測體制的基于角跟蹤方法（由角度信息來估算出未來時刻目標方位的方法）的反直升機智能雷低成本化成為可能。這種基于角跟蹤的反直升機智能雷（Based on Angle Tracking-Anti-Helicopter Mine，簡稱BAT-AHM）可以實現(xiàn)對目標有效攻擊，為反直升機智能雷的研究開辟新的方向。 研究中面臨的主要問題是對直

3、升機的被動角跟蹤問題、BAT-AHM毀傷能力評估問題及BAT-AHM轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)問題。圍繞這些問題，本文針對武裝直升機飛行特征，提出目標非機動與機動時角跟蹤算法，研究了該算法與地面直接引爆的高速戰(zhàn)斗部相結(jié)合的BAF-AHM系統(tǒng)毀傷問題，通過仿真實驗驗證了算法的可行性。最后，初步設(shè)計了BAT AHM轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，為AHM的工程化提出了可行性建議。 針對武裝直升機在現(xiàn)代戰(zhàn)場的作戰(zhàn)使用情況，設(shè)計了相應的飛行軌跡，分別為巡航飛行軌跡、機動飛

4、行軌跡（包括平飛加速機動、跨越障礙機動、蛇行機動飛行），為分析反直升機智能雷被動聲探測以及距離和方向的測定提供了依據(jù)，為評估角跟蹤算法的性能提供仿真數(shù)據(jù)。 對目標非機動情況，提出智能雷最佳指向估計算法，實現(xiàn)目標飛行方向與智能雷最佳指向的估計。由Monte Carlo仿真算例可知，目標非機動飛行時，算法估計的智能雷最佳指向的方位角誤差大多分布在區(qū)間［-1.5°，1.5°］內(nèi)，高低角誤差大多分布在區(qū)間［_-2°，2°］內(nèi)。

5、對目標機動情況，提出偽線性卡爾曼、推廣卡爾曼、球坐標自適應角跟蹤算法，實現(xiàn)目標方位信息的實時跟蹤與預估，得到了基于角跟蹤的最優(yōu)方位軌跡。由Monte Carlo仿真算例可知，目標機動時角跟蹤算法預估的目標方位角誤差大多分布在區(qū)間［-2°，3.5°］內(nèi)，高低角誤差大多分布在區(qū)間［-2.5°，1°］內(nèi)。 綜合考慮目標非機動與機動時角跟蹤算法的仿真情況，認為角跟蹤算法所預估的目標方位角誤差大多分布在區(qū)間［-2°，3.5°］內(nèi)，高低角誤

6、差大多分布在區(qū)間［-2.5°，2°］內(nèi)。 研究了BAT-AHM系統(tǒng)的毀傷能力評估方法。根據(jù)反直升機智能雷的戰(zhàn)術(shù)使用功能要求，建立了BAT-AHM系統(tǒng)模型框架。通過建立武裝直升機等效體模型和戰(zhàn)斗部毀傷場模型，分析彈目交匯情況，建立了軟件仿真系統(tǒng)，并分析了系統(tǒng)主要參數(shù)對BAT-AHM系統(tǒng)毀傷能力的影響。結(jié)合BAT-AHM系統(tǒng)實際，優(yōu)化設(shè)計出一組參數(shù)的精度。由Monte Carlo仿真算例可知，角跟蹤算法與與地面直接引爆的高速戰(zhàn)斗部相

7、結(jié)合建立的BAT-AHM系統(tǒng)是切實可行的。 根據(jù)BAT-AHM轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理，建立傳動系統(tǒng)動力學模型，分析了系統(tǒng)負載，設(shè)計出BAT-AHM轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實體模型與控制系統(tǒng)。通過建立求取脈沖數(shù)及脈沖間隔時間的模型，實現(xiàn)了戰(zhàn)斗部高低角、方位角的轉(zhuǎn)動控制，為AHM的工程化研究建立了基礎(chǔ)。 總的來說，應用角跟蹤思想到反直升機智能雷中，將本文提出的角跟蹤算法與與地面直接引爆的高速戰(zhàn)斗部相結(jié)合，形成的BAT-AHM系統(tǒng)是切實可行的。