弹道导弹再入段跟踪制导算法研究

首先针对弹道导弹再入大气层后的弹道轨迹进行仿真建模。为解决当前目标跟踪算法中机动模型与再入类目标实际运动不匹配的问题,采用了基于弹道模型的目标跟踪算法。获得滤波结果中来袭导弹目标的每一时刻位置及速度信息后,利用比例导引制导方法,可以实现对来袭目标和拦截弹理想弹道轨迹的三维数据仿真。仿真结果表明,算法可以对导弹目标进行稳定的跟踪,对拦截弹进行精确的制导。     

基于Matlab的比例导引弹道仿真分析

介绍了比例导引法的导引规律,推导了基于比例导引规律的拦截弹弹道方程.给出了一种目标做正弦机动飞行的轨道方程,并采用Matlab对拦截弹拦截目标进行了目标拦截仿真.分析了拦截弹速度和目标速度,以及导引系数对拦截弹弹道的影响,研究了导弹实际飞行中弹道曲率与法向过载的关系.     

空间拦截弹道优化研究

为验证利用地基导弹进行空间拦截的可行性,对空间拦截弹道优化问题进行了描述.根据固体火箭弹道设计方法,分析了弹道的影响因素,提出基于正交设计的搜索算法,给出了详细的算法流程,介绍了搜索方向的正交设计方式和搜索过程.用该模型对某一参考弹进行了仿真计算,计算结果表明,只要弹道参数设计合适,参考弹完全可以将100 kg有效载荷送入近地轨道,满足空间拦截作战要求.     

动能拦截弹三维末制导律设计

通过非线性系统反馈线性化得到动能拦截弹的精确线性模型,根据动能拦截弹脱靶量分析结果和制导精度要求,结合直接力控制特点,设计了拦截弹三维末制导律。仿真验证了所设计制导律的有效性,满足拦截高空高速目标的技术需求。     

大气层外弹道导弹中段拦截弹道规划

为解决反导拦截弹道快速规划问题,依据椭圆弹道理论与二体理论提出一种弹道导弹中段拦截弹道规划模型。在获取目标弹道某一时刻初始位置和速度状态信息基础上,利用椭圆弹道理论建立目标飞行位置与飞行时间的关系,实现对遭遇点位置信息的预测;根据拦截弹发射点位置以及预测遭遇点位置,利用Lambert方程在飞行时间的约束下解算拦截弹的状态信息,从而建立拦截弹的弹道规划模型;使用MATLAB软件仿真验证拦截弹规划模型的有效性。该模型为中段拦截弹道规划设计提供了一种思路和方法,并且在相应的约束条件下规划的拦截弹道在理论上能够满足中段反导拦截作战要求。     

基于固定弹道的空间拦截发射点快速选择研究

针对地基导弹对空间目标拦截需要选择合适发射点,对于弹道固定的空间目标,对拦截点进行了规划,建立了拦截弹主动段弹道模型和自由段弹道模型,给出了发射点选择模型,采用牛顿迭代算法对所建立的非线性方程组进行了解算.结果表明,所选择发射点能满足空间拦截要求.     

基于弹道仿真的杀伤区计算

以预定制导规律飞向设定目标的导弹弹道仿真入手,定量分析出满足拦截命中约束条件的弹目遭遇点,并建立杀伤区数据库。分析防空导弹飞行弹道特性与杀伤区指标的相关性,基于simulink模拟典型目标运动,以满足命中条件的导引段弹道轨迹为主体进行系统建模。并以比例导引率弹道为例进行攻防对抗仿真演练,得到具体目标的杀伤区指标体系,对武器效能评估有重要意义。     

地基导弹空间拦截的弹道设计方法

地基反卫星拦截需要设计拦截弹道。建立拦截弹道主动段弹道计算模型和被动段轨道预测模型,提出被动段普适变量轨道预测算法,给出拦截弹道优化方法。采用一种导弹进行仿真计算,结果表明,只要被动段飞行时间设计合理,所设计弹道能满足空间作战要求。     

红外导引头成像跟踪阶段的反演变结构制导规律设计

在拦截弹红外导引头成像图像跟踪阶段,当拦截弹距离目标很近时,动态特性对制导精度有着至关重要的影响,针对这种情况,文中充分考虑了弹道拦截弹助推段拦截对拦截弹末段控制制导的要求,结合复合控制系统简化模型,提出了一种使得视线角速率在有限时间内收敛的反演变结构制导规律,此制导方法实现了拦截弹的零脱靶量,最后仿真结果验证了所设计制导方法的有效性。     

空空导弹中制导段捷联惯导仿真计算

对导弹中制导段捷联惯导的导航解算进行仿真,首先解算弹道微分方程,其次由弹道轨迹产生弹载捷联惯导的陀螺及加速度计的输入数据,并模拟惯性元件的输出,最后进行导航解算.仿真计算表明,传递对准精度和弹载惯导的性能均影响导弹中制导的精度.     

舰空导弹飞行试验目标毁伤部位计算方法

为解决海上靶场舰空导弹拦截目标飞行试验中战斗部毁伤效果分析困难的问题,提出计算战斗部破片毁伤目标部位的方法。该方法依据杆条或聚集破片战斗部动态飞散角的唯一性,利用外弹道光学同帧画幅测量数据、目标几何参数等计算动态飞散角进而确定毁伤部位。在建立相关数学模型的基础上给出计算方法的原理和步骤,并利用蒙特卡洛统计法仿真分析相关测量因素对毁伤部位计算精度的影响。仿真结果表明：在双站单侧布站合理、经纬仪测角精度和采样周期一定的情况下,同帧画幅获取数量以及事后画幅判读误差对计算精度影响较大。结论是：目标毁伤部位计算方法正确,计算精度可以满足舰空导弹飞行试验毁伤效果分析需要。     

空基动能拦截弹制导控制系统建模与仿真

为研究用于弹道导弹助推段拦截的空基动能拦截弹的制导控制系统,探讨了弹道导弹助推段拦截的作战过程,建立了弹道导弹助推段飞行的弹道模型;根据弹道导弹在助推段的飞行特点,建立了动能拦截弹制导控制系统模型,其中包括拦截弹结构模型、动力学与运动学模型、相对运动模型、传感器测量模型、复合制导模型和直接力/气动力控制模型。在Matlab/Simulink环境下开发了弹道导弹助推段拦截的数字仿真系统,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了模型的合理性,可为空基拦截弹制导控制系统的设计提供参考。     

舰空导弹飞行试验目标毁伤部位计算方法

为解决海上靶场舰空导弹拦截目标飞行试验中战斗部毁伤效果分析困难的问题,提出计算战斗部破片毁伤目标部位的方法。该方法依据杆条或聚集破片战斗部动态飞散角的唯一性,利用外弹道光学同帧画幅测量数据、目标几何参数等计算动态飞散角进而确定毁伤部位。在建立相关数学模型的基础上给出计算方法的原理和步骤,并利用蒙特卡罗统计法仿真分析相关测量因素对毁伤部位计算精度的影响。仿真结果表明：在双站单侧布站合理、经纬仪测角精度和采样周期一定的情况下,同帧画幅获取数量以及事后画幅判读误差对计算精度影响较大。目标毁伤部位计算方法正确,计算精度可以满足舰空导弹飞行试验毁伤效果分析需要。     

舰空导弹拦截机动目标弹道仿真

为研究舰空导弹对蛇形机动与螺旋机动目标拦截效果的差异,对舰空导弹拦截机动目标进行弹道仿真。首先建立反舰导弹的三维蛇形机动模型和螺旋机动模型,然后建立舰空导弹的三维矢量拦截模型,考虑导引头噪声和舵系统的过载限制,最后在Matlab环境下进行2种机动的拦截弹道仿真,采用蒙特卡洛法仿真不同机动强度和噪声强度下的脱靶量,并对比分析拦截蛇形机动和螺旋机动的需求过载和脱靶量。仿真结果验证了反舰导弹机动模型、航空导弹拦截模型的正确性和可行性,可为有针对性拦截机动目标提供参考。     

基于Kriging插值的弹上扰动引力快速计算

为了克服导弹扰动引力计算模型复杂、计算量大、不容易在弹上实时计算的缺点,建立了用Kriging插值实现弹上扰动引力快速计算的数学模型。结合一种远程弹道式导弹的飞行弹道进行了仿真计算,探讨了其插值精度、计算速度和需存数据量问题。结果表明：采用Kriging插值计算扰动引力,可以满足弹载计算机的要求,并可达到很高的精度。     

一种远程导弹落点计算的简化数学模型

在分析飞行弹道基础上,建立了以发射点坐标系参数为原始数据,计算远程导弹落点的简化数学模型。针对某理论导弹仿真数据进行落点计算,仿真结果一致满足精度要求。     

PAC-3“爱国者”导弹可拦截区的预测方法

以PAC-3＂爱国者＂导弹为建模研究对象,建立了地心系下基于弹道系数的再入导弹弹道模型以及发射系下拦截弹的运动方程,并用简单迭代法对可拦截区进行了预测,给出了不同拦截高度拦截弹的发射时间。结果表明,该方法是可行且准确的。     

潜射导弹运载器空中热分离建模与仿真

针对潜射导弹垂直发射运载器空中热分离问题,建立了轴向弹射分离模型和弹器联合体空中运动数学模型,以内弹道计算为切入点,对内外弹道进行耦合求解。基于燃气节流孔直径不同的3种分离方案,仿真研究了弹器空中分离运动特性,确定了导弹最终运动状态和最佳分离方案。该仿真结果可作为导弹进入气动飞行控制模式初始条件,为潜射导弹全弹道规划提供重要依据。     

导弹机动变轨突防效果分析

针对导弹机动变轨弹道的设计问题,提出跃升机动、蛇行机动、摆式机动和螺旋机动四种机动的变轨通用控制指令设计形式。为分析末端机动突防效果,建立了以拦截弹脱靶量的大小作为评测导弹突防效果指标的拦截-突防系统,得出各种机动方式下的稳态脱靶分量模型。通过仿真证明,与不作机动飞行相比导弹作纵向蛇行机动时,拦截弹脱靶量就会呈正弦变化,增加了拦截的不确定性,使得导弹的突防概率增大;而导弹采取摆式机动时,拦截弹脱靶量振荡变化的最大值要比作平面蛇行机动时大得多,说明三维空间内的变轨机动方式比平面内的变轨机动方式具有更好的突防效果。     

一种应用于平面拦截问题的导弹导引律设计

针对导弹平面拦截问题,利用弹-目几何关系设计出一种新的用于攻击机动目标的非线性几何导引律NGG(nonlinear geometric guidance)。首先建立导引关系式,通过弹目运动关系得出平面拦截问题的非线性相对运动方程,然后由数学方法推导出成功拦截的条件。仿真研究表明,对高机动目标拦截效果明显,并与用于打击机动目标常用的扩展比例导引律APN(augmented proportional navigation)相比较,在初始发射弹道倾角比较大时,NGG导引的脱靶量明显小于APN导引。