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《解放军信息工程大学》 2007年
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快速逼近弹道扰动引力的算法研究

张皞  
【摘要】: 远程弹道导弹在飞行过程中时刻受到地球重力场的作用,地球外部空间扰动引力会对导弹的制导控制和命中精度产生影响,因此在惯性制导过程中需要时刻计算弹道点扰动引力来精确校正制导系统并修正弹道。深入地研究地球重力场信息并实时、快速地计算出弹道点扰动引力,是远程弹道导弹提高机动反应能力并实现精确打击的重要保障。 本文在深入研究地球外部重力场基本理论及其计算空间扰动引力方法的基础上,围绕弹道扰动引力实时、快速计算及实际工程化需要,研究了弹道扰动引力快速逼近算法和对弹道落点的影响及其精度评定。 (1)研究了利用地球重力场模型计算空间弹道点扰动引力的基本理论与方法。针对重力场模型截断误差,给出了不同高度上适合于弹道扰动引力计算的模型阶数。在传统重力场模型计算空间扰动引力的基础上,提出并研究了三种快速计算方法;球谐函数改进递推算法、球谐函数坐标转换算法、球冠谐分析方法。通过试验计算与结果分析,改化计算模型简化了原有模型的计算结构,使计算速度整体提高。 (2)研究了利用点质量模型计算空间弹道点扰动引力的基本理论与方法,并针对试验区域建立了分频段点质量模型。通过计算弹道点扰动引力,分析了其在频谱和数值两个方面的变化特征。基于点质量模型提出并研究了三种分频段数值逼近算法;多项式拟合算法、三次样条函数插值算法、三参数非线性函数拟合算法。利用结构简单的数学函数构造出分频段数值逼近模型,通过试验计算与结果分析,分频段数值逼近模型在计算精度相当的情况下可使计算速度提高百倍以上。 (3)研究了主动段及被动段标准弹道方程,以及扰动引力影响下各飞行段弹道落点偏差计算理论与方法。重点分析计算了主动段不同扰动引力测定精度对弹道落点射程偏差和横向偏差的影响,针对计算结果提出了不同计算高度范围内弹道点扰动引力求定限差。 (4)针对所提出的各种弹道扰动引力快速逼近算法,设计并编写了相应的程序流程及代码,在相同计算平台上对各自的计算效能进行了评价与分析,给出了不同计算条件下适合选择的计算方案。从弹道导弹惯性制导原理出发,论述了实时测定弹道扰动引力对提高弹道弹道作战性能的重要性。初步设计了弹载扰动引力实时测定软件模块的功能结构与计算流程,为工程化实际应用提供了理论基础。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TJ760.12

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