武器评估系统数据采集与处理方法研究

论文摘要

本课题来自于某武器的综合测试与评估系统。评估系统能否得出准确评估结果往往取决于系统评估数据的精确程度,其重要性甚至超过评估方法本身。本文主要针对评估系统的数据采集与处理方法进行研究,其中数据采集方法包括硬件平台的搭建与数字滤波;数据处理方法包括时间配准法、空间配准法和外弹道微分方程解算方法。首先,研究了时间配准方法。时间配准方法针对最小二乘法只能处理采集周期比为整数和插值法误差较大的缺点,将时间片细分,提出一种滤波估计和最小二乘法合成配准法,得到了优于前者的良好效果。其次,研究了空间配准方法。先确定了各个传感器测量坐标系和车体坐标系之间的坐标转换方法,接着推导了两种空间配准的方法:最小二乘法和卡尔曼滤波配准法。在对目标的方位测量中,以系统给出的数据为主,来估计传感器位置本身和坐标转换过程产生的系统偏差,并将估计偏差再应用到对另一目标观测,得到较为准确的目标航迹数据。然后,对武器的外弹道方程实时解算方法进行了研究。然后针对简化的质心弹道微分方程,采用迭代-修正的方法,使用自适应步长数值解法,直接解算弹道方程,得到射角和弹丸飞行时间以及轨迹。最后,确定了以RT-LAB工程模拟器为仿真平台的武器综合测试与评估系统的基本平台实现,阐述了系统及各部分的工作原理。在数据采集过程中,设计并应用约束最小二乘滤波器进行数字滤波。将时间配准法和空间配准法应用于评估系统,时间配准法应用于各子系统测量装置（台面真值测量系统、光电跟踪系统、身管真值测量系统）,仿真结果得到统一时刻的评估报告数据;空间配准法应用于光电跟踪系统,光电跟踪系统测量目标数据以目标与背景生成系统为参照进行空间配准,仿真结果得到稳定的距离偏差和角度偏差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究的现状
• 1.3.1 时间配准方法研究的发展
• 1.3.2 空间配准方法研究的发展
• 1.3.3 外弹道学及其发展
• 1.4 本文将解决的问题
• 1.5 本文的研究内容安排
• 第2章 时间配准方法研究
• 2.1 常见的时间配准方法分析
• 2.1.1 最小二乘规则配准法
• 2.1.2 内插外推法
• 2.2 滤波估计与最小二乘法合成配准法的研究
• 2.2.1 机动目标模型的建立
• 2.2.2 滤波估计与最小二乘法合成配准法的提出
• 2.3 仿真结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 空间配准方法研究
• 3.1 坐标转换的一般方法
• 3.1.1 坐标系平移的方法
• 3.1.2 坐标系旋转的方法
• 3.2 最小二乘配准法的推导
• 3.3 卡尔曼滤波配准法的推导
• 3.3.1 两种坐标系间配准方程的建立
• 3.3.2 卡尔曼滤波算法对配准方程的进一步推导
• 3.4 仿真结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 火控系统外弹道解算方法研究
• 4.1 数据处理系统解算外弹道的原因
• 4.2 直角坐标系下弹丸质心运动方程的建立
• 4.3 外弹道方程组的数值解法
• 4.3.1 问题的提出
• 4.3.2 步长自动选择的迭代-修正法
• 4.4 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 数据采集与处理方法在武器评估系统中的应用
• 5.1 武器评估系统的平台实现
• 5.1.1 武器评估系统总体结构和各部分功能综述
• 5.1.2 RT-LAB实时仿真应用开发过程原理
• 5.2 约束最小二乘滤波器及其在评估系统数据采集中的应用
• 5.2.1 约束最小二乘滤波器的设计
• 5.2.2 约束最小二乘滤波器的应用
• 5.3 时间配准法、空间配准法在评估系统数据处理中的应用
• 5.3.1 时间配准法的应用与分析
• 5.3.2 空间配准法的应用与分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢