【摘要】：導彈性能分析與評估,在導彈裝備研制過程中發(fā)揮了不可或缺的作用,是裝備研制、定型、采辦和作戰(zhàn)應用的重要環(huán)節(jié),也是滿足未來作戰(zhàn)需求的根本保證。本文基于試驗設計理論,在模型驅動的背景下討論了導彈性能分析與評估問題。1)針對實時彈道解算過程中,無跡卡爾曼濾波結果不準確甚至發(fā)散的現(xiàn)象,提出了基于試驗設計的濾波器參數(shù)優(yōu)化方法,對UKF濾波器進行優(yōu)化設計。從濾波器的架構出發(fā),梳理出影響濾波器性能的相關參數(shù),基于正交設計,利用構造的理論彈道的測元數(shù)據(jù)進行仿真試驗,確定與性能相關參數(shù)的影響因素的最優(yōu)水平組合。算例表明,該方法確實可以為實時解算彈道的最優(yōu)參數(shù)設置提供指導,并且具有一定的穩(wěn)健性。2)在介紹經(jīng)典的回歸模型和基于信息矩陣的試驗設計優(yōu)化準則的基礎上,重點討論了在導彈飛行試驗中更為實用的一種試驗設計的優(yōu)化問題,即固定譜點數(shù)情形下的試驗設計優(yōu)化,提出最大信息試驗點集設計及其算法。并進一步考慮導彈試驗的小子樣性、繼承性、多源性等特點,對試驗設計提出相應的改進,包括:基于成本或距離的兩種“再篩選”準則,基于時序信息等權重的加權試驗設計,基于優(yōu)化準則和極值的補充試驗設計。3)在試驗設計優(yōu)化的基礎上,討論了模型驅動的導彈試驗設計與參數(shù)估計問題。利用先驗信息,對部分已知的導彈指標與影響因素之間的響應關系進行刻畫,從而建立性能指標與影響因素之間的數(shù)學響應模型。引入稀疏優(yōu)化的理論,將具有稀疏性的模型參數(shù)估計問題轉換為稀疏重構問題,考慮導彈飛行試驗的全過程,基于“分段試驗、分步定型”的方針,綜合飛行試驗設計方案的優(yōu)化、試驗結果的分析,提出綜合時序的試驗設計優(yōu)化及稀疏求解方法,給出一體化設計與評估的模型、方法及流程。4)結合兩階段試驗的實例,對本文提出的綜合時序信息的試驗設計優(yōu)化及稀疏求解方法進行了說明驗證。結果表明,在試驗點數(shù)目相同的情況下,最大信息試驗點集設計與最大熵設計相比,由于考慮了模型的先驗信息,點位分布與響應曲面更匹配,并且考慮了試驗點的時序信息和成本信息,更符合導彈試驗規(guī)程,并且可以得到更高的擬合精度。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TJ760.6
【圖文】：

奇函數(shù)個數(shù)增加時優(yōu)勢明顯。而這些模型都是基于計算機試驗的模型，并沒有有效利用物理背景等先驗信息進行模型的構建，因此有待進一步研究。4) 模型擬合最常見的模型擬合方法是最小二乘估計方法。雖然經(jīng)典方法具有非常好的性質，但由于導彈試驗的小子樣性、繼承性，這種方法并不一定是最佳方法。特別在樣本數(shù)小于未知參數(shù)個數(shù)時，最小二乘法法并不適用。Breiman[49]于 1995 年基于懲罰最小二乘的想法提出了“Nonnegative Garrote”方法。Tibshirani[50]在此基礎上，結合橋回歸算法[51]的思想于 1996 年提出了 Lasso 方法。Efron[52]于 2004 年提出了求解 Lasso 方法的最小角回歸算法。1.3 本文主要工作本文基于導彈試驗的特點，討論模型驅動的導彈試驗設計與參數(shù)優(yōu)化，從而解決導彈性能分析與評估的兩大內容：確定與性能相關的影響因素的最優(yōu)水平組合，或者建立性能指標與影響因素之間的響應模型或函數(shù)關系。全文結構如圖 1.1所示。

國防科學技術大學研究生院碩士學位論文為以下四步：首先，分析濾波器的架構，梳理出影響濾波器的相關其試驗水平；其次，試驗設計方法得到因素的試驗表；然后，根據(jù)試論彈道，開展仿真試驗；最后，對試驗結果進行分析，確定這些因。該過程還可以迭代進行，不斷優(yōu)化分析結果。具體的流程如圖 2.1

國防科學技術大學研究生院碩士學位論文2.2.3 仿真試驗對算例的理論彈道反解得到的測元數(shù)據(jù)進行構造以后，按照正交設計表，面向測元的 UKF 濾波，得到彈道解算結果。選定超差點數(shù)，即速度誤差超過一定閾值的比例，作為響應變量。其結果 2.2 所示。

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