针对红外制导导弹无法直接测量弹目距离、视线角速度及目标加速度等制导信息, 且单枚导弹的可观测量少, 目标定位误差大的问题, 考虑红外导引头的测量特性, 利用多枚导弹与目标的几何关系对目标进行协同定位。建立多枚导弹对目标的协同跟踪模型, 通过计算导弹间相对运动关系估算弹目距离, 并将其作为伪量测量, 结合导引头测角信息构建新的量测方程, 利用卡尔曼滤波估计出弹目距离和视线角速度等制导信息。针对机动目标, 研究了一种基于交互式多模型滤波方法, 利用多个目标机动模型加权融合的方法来估计真实目标机动模型。数学仿真表明该方法有效提高了对固定/机动目标的估计精度。

针对红外制导弹药在采用具有角度约束制导律时需要剩余飞行时间的问题, 提出了一种不需要剩余飞行时间且可实现大落角攻击的变增益比例导引律。利用期望落角固定时中末段导航比与过载及目标视角约束的解析关系, 建立导航比计算模型, 解算出中、末段导航比及切换点位置; 随后,对比研究了变增益比例导引律与弹道成型制导律的性能, 并对其工程应用进行了分析研究。结果表明: 变增益比例导引律在实现落角及位置约束的同时能满足视场角及过载约束, 且相比于弹道成型制导律, 其硬件资源需求更少。

基于扩展卡尔曼滤波器, 提出一种捷联导引头刻度尺参数辨识方法。首先, 简化了在比例导引制导律作用下捷联导引头系统的非线性模型。之后, 根据该非线性模型, 推导扩展卡尔曼滤波方程组, 并在参数估计处利用泰勒展式将其线性化。最后, 在以上条件下对制导系统的稳定性进行理论分析与研究。通过数学仿真对该刻度尺参数辨识方法加以验证, 仿真结果表明: 应用该方法, 可以快速、准确的估计捷联导引头刻度尺参数, 并且有效提高了在稳定性方面制导系统对导引头刻度尺系数误差的容忍度, 使系统更具鲁棒性。

传感器的刻度尺系数不匹配与机械结构运转造成的干扰力矩为引发半捷联导引头隔离度产生的主要原因。针对上述问题, 首先将不同因素所引发隔离度对导弹控制系统稳定性与制导精度的影响进行了比对。然后, 建立了考虑隔离度寄生回路影响的非线性滤波模型, 采用强跟踪无迹卡尔曼滤波(STUKF)算法, 对传感器刻度尺误差、稳定平台干扰力矩与弹目视线角速度进行同时估计, 以达到在线辨识与补偿导引头隔离度的目的。最后, 对在线补偿方案进行了数字仿真验证。实验结果表明: 所提方法能有效改善系统的制导性能, 提升导弹的制导精度, 并具有较好的抗干扰性与鲁棒性。以上理论分析可为半捷联导引头隔离度的综合评估以及在线补偿方面的工程应用提供指导。

隔离度会降低导引头输出信息的精度, 增加导弹的脱靶量。针对激光平台导引头的隔离度问题, 首先建立了考虑隔离度寄生回路的制导系统模型, 经分析确定干扰力矩为引发隔离度的主要原因, 并提出采用滤波算法对其进行估计补偿的方案。之后依据平台导引头的基本结构与干扰力矩的产生机理建立了用于在线辨识隔离度的非线性滤波模型, 采用强跟踪无迹卡尔曼滤波算法(STUKF)补偿建模误差, 解决了干扰力矩难以精确建模的问题, 以对其进行在线辨识与前馈补偿。最后对所提方法进行了数学仿真与半实物仿真实验论证, 实验结果表明: 所提方法可增强导引头光轴对弹目视线角速度的跟踪能力, 改善导引头输出制导信息的品质, 并有效地抑制隔离度, 达到提升系统制导精度的目的。

针对全捷联图像导引头中传感器刻度尺误差与动力学偏差引起的隔离度问题, 阐述了隔离度寄生回路产生的机理, 并提出在线辨识探测器及角速率陀螺刻度尺系数与补偿导引头动力学延迟的隔离度抑制方案。建立导引头“数字平台”的等效模型, 基于无迹卡尔曼滤波算法(UKF), 对传感器刻度尺系数以及真实弹目视线角速率进行辨识; 运用匹配滤波器补偿导引头探测器动力学滞后。最后进行数学仿真, 从稳定弹体飞行姿态与提升制导精度两个方面, 对各方案的可行性进行了论证。结果表明: UKF滤波算法与匹配滤波器可以有效地对隔离度进行抑制并提升制导系统性能。

捷联导引头相对于框架式导引头而言，拥有许多优势。捷联导引头技术越来越受到各国军方的重视。捷联导引头无法直接测量弹目视线角速率，实现捷联导引头的工程运用首先需要解决弹目视线角速率的提取问题。弹目视线角速率提取的方法主要有两类，第一类是利用微分网络对弹目视线角进行微分来获取弹目视线角速率，第二类是利用卡尔曼滤波器对弹目视线角进行估计。建立了基于这两类方法的模型，并进行了仿真，仿真结果表明：第二类方法比第一类更具有优势。由卡尔曼滤波器估计出的惯性系弹目视线角速率比运用微分网络得到的惯性弹目视线角速率具有更小的延迟; 在相同的量测噪声水平下，第二种方案输出的惯性系弹目视线角速率信号噪声水平更低。

研究了捷联导引头引起的隔离度问题，建立了捷联导引头延时造成的寄生回路模型，分析了捷联导引头延时引起隔离的机理，得到了捷联导引头延时引起的隔离度函数。研究了导引头延时造成寄生回路的稳定性，在制导参数取不同值情况下，绘制捷联导引头延时引起的寄生回路稳定区域。仿真结果表明：制导系统延迟环节动力学时间常数相对于弹体动力学时间常数越大，对系统克服导引头延时的影响越有利。减小弹体气动力时间常数，可以增强系统容忍导引头延时时间的能力。研究成果对于实现捷联导引头的工程应用具有重大意义。

针对全捷联图像导引头隔离度问题，分别推导了由探测器和角速率陀螺之间的刻度尺系数误差及动力学偏差引起的隔离度传递函数；采用系数冻结法及劳斯判据分析了含有隔离度寄生回路的制导系统稳定区域，给出了不同无量纲末导时间下制导系统稳定时刻度尺误差和动力学偏差的取值范围；利用伴随函数法研究了隔离度对制导精度的影响。以上研究结果可以为全捷联制导**制导控制系统参数设计提供参考，对于隔离度正反馈的情况应予以更多关注。

针对全捷联图像导引头无法直接得到惯性系下的视线角速率问题，提出了基于扩展卡尔曼滤波的制导信息估计算法。首先推导了理想条件下视线角速率的解耦公式。进而基于扩展卡尔曼滤波方程，建立了全捷联体制下的制导信息估计模型，结合单兵便携式制导弹药的作战使用模式，通过蒙特卡洛打靶进行了精度仿真分析。最后通过半实物仿真实验对制导系统的闭环可行性进行了验证。结果表明，通过该算法估计得到的制导信息可以满足全捷联制导弹药命中精度的要求，全捷联图像导引头结合制导信息估计算法的技术途径具有较高的工程价值。