[发明专利]消防水炮射击解算模型

摘要

本发明涉及一种消防水炮射击解算模型。包括射击滤波模型和射击解算模型；所述的射击滤波模型：（1）最小二乘滤波模型；（2）跟踪与预测自适应滤波算法：最小二乘辨识算法，结合Kalman滤波器，可以实现在线辨识滤波，由滤波输出结果辨识得到参数a、b，由参数a、b确定Kalman滤波器中目标模型的状态转移矩阵，如此循环计算；所属的射击解算模型：射击解算模型主要采用解遇弹道逼近法，结合舰炮武器系统的火控常用方法，预测解相遇水炮未来点，充分考虑气象条件对水炮着点的影响。它误差小，精度高。

主权项

一种消防水炮射击解算模型，其特征在于：包括射击滤波模型和射击解算模型；所述的射击滤波模型：（1）、最小二乘滤波模型如下式表示：yi＝axi+b y = - 2 n Σ y i + 6 n ( n + 1 ) Σj · y i a = - 6 ΔT ( n - 1 ) n Σ y i + 12 ΔT ( n 2 - 1 ) n Σj · y i yi＝Yi‑Sn‑i Σ y i = Σ Y i - Σ i = 0 n S n - i Σj · y i = Σj · Y i - Σ i = 0 , j = 1 n j · S n - i 采样数据序列xi（i=1,2,3...），采样周期为△T，观察时间为ns，我舰航程为Sni；（2）、跟踪与预测自适应滤波算法：最小二乘辨识算法，结合Kalman滤波器，可以实现在线辨识滤波，由滤波输出结果辨识得到参数a、b，由参数a、b确定Kalman滤波器中目标模型的状态转移矩阵，如此循环计算；t时刻的目标运动状态方程和观测方程为 x · 1 ( t ) x · 2 ( t ) x · 3 ( t ) = 0 1 0 0 0 1 0 0 a · x 1 ( t ) x 2 ( t ) x 3 ( t ) + 0 0 1 · b + 0 0 1 · w ( t ) y ( t ) = 1 0 0 · x 1 ( t ) x 2 ( t ) x 3 ( t ) + v ( t ) 取状态变量为：X(t)＝[x1(t) x2(t) x3(t)]T，则上式可化为 X · ( t ) = A ( a ) · X ( t ) + B · b + C · W ( t ) Y（t)＝H·X(t)+V(t)其中： A ( a ) = 0 1 0 0 0 1 0 0 a , B = 0 0 1 , C = 0 0 1 , H = 1 0 0 W(t)，V(t)是互相独立的零均值白噪声序列，统计特性如下：E[W(t)]＝E[V(t)]＝O，E[W(t)·WT(τ)t]＝q·δ(t‑τ)，E[V(t)·VT(τ)]＝R·δ(t‑τ)将上述连续方程进行离散化处理，得到离散时刻的参数辨识模型运动方程X(k+1)＝Φ(k+1，k)·X(k)+U·b+Γ·W(k)Z(k)＝H·X(k)+V(k)其中： Φ ( k + 1 , k ) = e A ( a ) T = 1 T - 1 a 2 · ( 1 + aT - e aT ) 0 1 - 1 a · ( 1 - e aT ) 0 0 e aT U = ∫ 0 T e At · dt · B - 1 a 2 · [ T + a 2 · T 2 + 1 a · ( 1 - e aT ) ] - 1 a · [ T + 1 a · ( 1 - e aT ) - 1 a · ( 1 - e aT ) = Γ Q＝E{[Γ·w(k)]·[Γ·w(k)]T}＝Γ·E[w(k)·w(k)T]·ΓT应用Kalman滤波，得到如下滤波方程： X ^ ( k / k - 1 ) = Φ ( k , k - 1 ) · X ^ ( k - 1 / k - 1 ) + Γ ( k , k - 1 ) · b P(k/k‑1)＝Φ(k，k‑1)·P(k‑1/k‑1)·ΦT(k，k‑1)+Γ(k，k‑1)·Q(k‑1)·ΓT(k，k‑1)K(k)＝P(k/k‑1)·HT(k)·[H(k)·P(k/k‑1)·HT(k)+R(k)]‑1 X ^ ( k / k ) = X ^ ( k / k - 1 ) + K ( k ) · [ Z ( k ) - H ( k ) · X ^ ( k / k - 1 ) ] P(k/k)＝[I‑K(k)·H(k)]·P(k/k‑1)基于参数辨识模型的滤波算法是依据在线辨识滤波原理实现的，利用最小二乘辨识算法，由滤波输出结果辨识得到参数a、b，再由参数a、b确定Kalman滤波器中目标模型的状态转移矩阵，循环计算，直到精度达到要求；所属的射击解算模型：射击解算模型主要采用解遇弹道逼近法，结合舰炮武器系统的火控常用方法，预测解相遇水炮未来点，充分考虑气象条件对水炮着点的影响，解算出射击诸元,射流曲线方程为： y = A tan θ 0 · Bx - C gx E v 0 2 cos 2 θ 0 - D · gx 3 ( v 0 cos θ 0 ) 3 其中y为射高，θ0为射角，v0为初速，g为重力加速度，x为射程,A,B,C,D,E为弹道系数，g为重力加速度。