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.     

战术弹道导弹拦截的仿真研究

根据来袭导弹再入段的运动学方程,建立了适应于侧面拦截的导引法,即将传统的平面拦截拓展到三维立体拦截,从理论上对该导引法对弹道过载的影响进行了分析和讨论.给出仿真实例进行计算说明,并与推广后的K比例导引法进行比较,结果表明该导引法能更好地抑制随机误差带来的法向过载.     

比例导引法中剩余飞行时间的计算方法

为了给比例导引法提供尽可能精确的剩余飞行时间,基于导弹-目标相对运动模型,研究了剩余飞行时间的计算方法。建立了以导弹前置角收敛到0为准则的剩余飞行时间计算模型。对于比例系数为3时的特殊情形,利用解析方法得到了该计算模型的一阶解和二阶解,通过仿真分析对解的精度进行了评估; 利用多项式拟合方法得到比例系数为其他值时剩余飞行时间的近似解,仿真分析表明多项式次数为5时拟合精度较好; 将研究的剩余飞行时间算法应用于拦截不同类型目标的比例导引过程,结果表明,该算法用于比例导引拦截匀速目标具有良好效果,在导弹速度足够大时也可有效拦截匀加速目标。     

目标机动导致导弹脱靶判别建模与仿真

针对目标机动能否逃脱导弹攻击的判断问题,根据比例导引法弹目相对运动方程组分析了目标机动逃脱导弹攻击的条件,推导了目标法向过载与导弹最大需用过载间的关系,建立了目标机动导致比例导引导弹脱靶判别的数学模型,运用该模型对算例进行了仿真与分析,仿真结果符合机动逃脱的运动学一般规律,说明该模型可以用于对抗仿真系统中飞机能否机动逃脱的判据。     

摆动式突防对比例导引弹道的影响分析及仿真

为提高弹道机动的有效性或合理设计拦截制导律,需要定性分析突防弹与拦截弹间的法向过载关系、视线角速度变化规律、拦截弹道的稳定性等问题.对相对运动方程的相关参数进行合理简化后,推导了由于突防弹机动引起的拦截弹比例导引弹道的视线角速度及需用法向加速度的解析公式;在考虑拦截弹制导系统时间延迟时,分析了比例导引弹道的稳定性条件;针对突防弹进行正弦机动的弹道模型,进行了拦截仿真,验证了解析公式的合理性.     

具有定常加速度的导弹导引规律

提出了一种有定常加速度的导弹用的新的导引规律。当目标速度和导弹加速度均为定常值时,存在一条取决于导弹和目标初始位置的直线拦截弹道。利用该导引法可以引导导弹沿这条弹道飞行。实际应用该规津时,需要有导弹和目标的速度矢量值以及导弹与目标的相对位置矢量值。因为测量这些变量比较困难,所以提出采用一种只用剩余时间和导弹速度的初始值构成该导引规律的简化方法。这两种数据可在导弹发射前从发射系统或发射载机上获得。为比较这种导引方法与比例导引法的性能,对一平面模型进行了仿真研究。仿真结果表明,采用这种导引法所产生的导弹加速度量值小于比例导引法所产生的加速度量值。     

攻击大机动目标的导弹广义导引律研究

攻击大机动目标的导引律是高性能防空反导导弹的关键技术之一。比例导引法由于其形式简单、制导系统技术上易于实现,已得到广泛应用。以某型反导导弹为例,针对目标做大机动运动时比例导引存在捕获区域变得有限的问题,提出了比例导引的两种扩展算法:引入目标加速度补偿的比例导引和引入视线加速度补偿的比例导引,并进行了数值仿真分析。结果表明,采用这两种扩展比例导引律,攻击大机动目标时制导精度高,对导弹的过载要求小,脱靶量小,弹道较为平直。     

模糊扩展比例导引研究

为了提高导弹制导律的性能,研究了一种新的模糊扩展比例导引方法.在模糊扩展比例导引设计中,以视线角速度和视线角加速度为输入,通过输入的归一化处理和模糊制导指令运算得到基准的模糊控制指令调节因子,按照导弹最大法向加速度和指令调节因子形成制导指令.仿真结果表明,与传统的比例导引比较,提出的模糊扩展比例导引抗目标机动的能力强,控制能量要求低,脱靶量小.     

多用途导弹中末段交班研究

研究了中远程多用途导弹由中间段制导向末段制导过渡的交接班问题。中间段采用的导引方法分为水平面和铅垂面两部分,以保证末段启控时导引头能捕获到目标;末段采用变有效导航系数逐步过渡的比例导引法,以实现两段道的衔接并获得良好的攻击性能。仿真结果表明,末段启控时中、末段弹道过渡平滑,过载变化不超过弹体可用过载,可很好地完成中末段交班任务。     

具有终端约束的地面目标拦截比例导引

为实现地面移动目标的有效拦截,研究了一种具有终端约束的二阶段比例导引.对传统的比例导引进行了分析,在满足最小制导比例系数时,无法实现对于地面目标的全角度约束拦截;对二阶段比例导引进行了研究,该制导律主要分为导弹姿态调整制导和目标拦截制导2个阶段.采用实际二维导弹模型对结果进行了仿真,结果表明,该制导律可实现目标的有效拦截且具有较小的终端拦截角度误差.     

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。     

基于深度强化学习的导弹末端约束角制导律

拦截碰撞角约束制导可以增加空空导弹的毁伤能力,而传统的比例导引律无法对导弹的打击角度进行约束。为控制空空导弹的拦截碰撞角,提出了一种基于深度强化学习的偏置比例导引律,完成了以特定倾角拦截目标的任务。引入了导弹剩余飞行时间作为强化学习模型的部分状态量,提升了智能体的学习收敛速度。与传统的比例导引律和基于落角约束的最优导引律进行了仿真对比实验。仿真结果表明,所提出的制导律在保证精准拦截目标的同时,对导弹末端碰撞角的控制精度也大于其它约束角制导律。     

基于预测命中点的反弹道导弹拦截方法研究

文中根据弹道导弹再入运动特点．在分析比例导引法对真目标进行拦截的弹道特性基础上，提出以降速为目的的基于预测命中点的最优比例导引弹道，并就不同高度弹道导弹的拦截进行了仿真．证实了其具有良好的弹道特性，充分表明了该方法是可行的，对研究弹道导弹拦截具有重要的参考价值。     

比例导引法在全向攻击中的运动学特性研究

应用解析法和数字仿真,研究了比例导引法在全向攻击中的运动学特性。分析了在迎击和尾追攻击目标时对导引比例系数K要求的差异,从中找出适应全向攻击目标的比例导引规律特征。     

过载指令约束下的导弹导引律设计

基于平面内的目标-导弹相对运动方程,采用指令滤波backstepping方法设计了一种过载指令约束下的平面导引律,同时考虑了导弹自动驾驶仪的二阶动态特性。依据制导系统主要状态变量响应特性要求将制导系统分为两个子系统。采用指令滤波backstepping方法基于零化视线角速率原则和目标-导弹相对速度小于一个负常数的原则分别对两个子系统进行导引律设计。指令滤波backstepping方法不仅能够有效地处理过载指令饱和约束而且克服了传统backstepping方法中“项数爆炸”的缺陷。在过载指令饱和且导弹自动驾驶仪存在较大滞后的情况下,针对视线方向施加控制和不施加控制两种情况进行了仿真,结果表明设计的导引律在拦截大机动目标时具有优良的性能。     

成象制导空空导弹目标加速度估计方法研究

为提高近距格斗导弹攻击高机动目标的能力,采用性能更为优异的扩展比例导引律(APN)是一个重要的途径.在工程中实现扩展比例导引的关键问题是目标加速度的估计.当目标采用逃避机动时,传统的卡尔曼滤波算法不能得到良好的目标加述度估计值.本文研究利用导弹成象导引头获得的目标图象推断和估计目标加速度的方方法仿真结果证实了提出方法的正确性.     

近程战术弹道导弹被动段导引律设计

研究了战斗部为集束弹头、制导方案采用全程惯性制导的近程地地战术弹道导弹被动段导引律设计问题 .为获得封闭形式的解析解 ,引入了假想目标 ,将这一最优控制问题转化为导弹拦截假想目标的最优导引律设计问题 ,并求出了导弹被动段导引律 .仿真计算结果表明 ,该导引律具有抗干扰能力强、制导精度高、法向过载饱和度小等优点 ,完全满足导弹被动段导引律的设计要求 .     

成象制导空空导弹目标加速度估计方法研究

为提高近距格斗导弹攻击高机动目标的能力,采用性能更为优异的扩展比例导引律(APN)是一个重要的途径.在工程中实现扩展比例导引的关键问题是目标加速度的估计.当目标采用逃避机动时,传统的卡尔曼滤波算法不能得到良好的目标加述度估计值.本文研究利用导弹成象导引头获得的目标图象推断和估计目标加速度的方方法仿真结果证实了提出方法的正确性.     

追踪法推广的数学建模与仿真

本文首先引入侧面拦截,扩大对追踪法的讨论;并从理论上给出了追踪法对弹道影响的分析证明;其次结合推广的比例导引法,构建了三维立体组合导引法,使导引方案更加灵活、有效。最后对拦截过程进行了相应的仿真,实验结果说明此方法形式简单、方便,具有实用价值。     

基于领弹-从弹架构的无导引头导弹协同定位与制导方法

针对无导引头导弹在采用现有制导律时定位误差会产生较大脱靶量的问题,通过双领弹的领弹-从弹协同架构,设计了一种协同定位与制导策略,以实现无导引头导弹对静止目标的精确命中。基于扩展卡尔曼滤波,提出了一种无导引头导弹的协同定位方法。该协同定位方法与比例导引结合时存在终止时刻过载指令过大问题,因此设计一种新型变系数比例导引律,分析了变系数比例导引律的制导系数对脱靶量、终止时刻过载与最大过载的影响。仿真结果表明：采用所提出的协同定位方法可减小具有定位误差的无导引头导弹脱靶量,而采用变系数比例导引律可避免终止时刻过载指令过大。