临近空间防御作战拦截弹制导与控制关键技术综述

为满足临近空间高超声速目标防御作战需求,聚焦拦截弹超远程超高速拦截制导和控制关键技术,对"中制导"、"中末制导交接班"、"末制导"、"直接力/气动力复合控制"以及"多拦截弹协同拦截"等五个方面的研究进展进行综述,围绕"基于区域分割的多拦截弹协同弹道生成"、"基于分布式优化的多拦截弹协同弹道修正"以及"多拦截弹协同末制导...     

基于微分改正的Lambert拦截摄动修正方法研究

在大气层外远距离拦截中,基于二体理论的Lambert制导方法可以用于固定时间拦截的初始变轨段制导,但由于实际存在的各种轨道摄动因素影响,会产生较大拦截偏差.提出一种基于微分改正算法的Lam-bert拦截摄动修正方法,在初始变轨制导段补偿轨道摄动因素对零控脱靶量的影响,以避免在末制导段进行过大的偏差修正.仿真结果表明,该摄动修正方法合理、有效,可以在只增加较少燃料消耗的情况下,快速进行初制导修正,大大提高远距离拦截的制导精度.     

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。     

考虑临近空间零控交班的指令修正中制导研究

针对临近空间高超声速目标防御问题,根据目标特性提出了空基巡航段防御方案。在此基础上考虑临近空间防御特点进行中末制导交班问题分析,提出交班点性能指标,并得出连接中末制导阶段的有效零控拦截交班区域（零控交班）。结合模型预测静态规划理论与防御飞行器中制导终端状态约束条件,推导了最优控制问题的解析算法并将其作为防御飞行器的指令修正制导律,针对不同任务情况进行了数值仿真。仿真结果表明,零控交班区域分析结果可满足终端小速度比交会条件。设计的中制导律在显著提高计算效率的同时满足零控交班约束,且经过Monte Carlo仿真表明对初值扰动具有较强的鲁棒性。     

空间目标拦截零控脱靶量的近似计算

基于理想二体下的弹道方程解析式和Taylor线性化方法,忽略重力在拦截末段对拦截器和目标运动状态的影响,推导了空间拦截初始制导偏差与零控脱靶量之间的近似计算公式.测试结果表明该近似算法得到的零控脱靶量与真实值比较接近,在较小初始偏差条件下,简化的近似计算公式能给出满意的结果,所得零控脱靶量可用于空间动能拦截制导系统的初步设计与分析.     

地对空导弹空间最优制导律

本文运用最优控制理论中的伴随矩阵变换法,推导了一种用于地对空导弹的空间最优制导律.将发射瞬时所确定的空间平行接近弹道作为基准弹道,把由于各种干扰而产生的相对基准弹道的偏离作为偏差来处理,最优控制律使这种偏差最小.计算机仿真结果表明该空间最优制导律可拦截机动目标,具有较好的制导精度.制导算法在导引头坐标系中以反馈形式给出,在弹上使用,实现起来比较简便,适用于在线运算.     

拦截临近空间飞行器零控脱靶量计算方法

为精确预测拦截高速飞行的临近空间飞行器时的零控脱靶量,根据拦截临近空间飞行器的特点对拦截弹及目标飞行器动力学模型进行了合理简化,推导了拦截弹与目标飞行器相对运动状态解析表达式,得出了一种具有较高精度的零控脱靶量解析计算方法。为验证该算法精度,建立了尽可能接近真实情况的动力学模型,并采用数值积分方法进行仿真对比,结果表明该算法精度较高。将该算法应用于一个简单的中制导律,证明了其在拦截临近空间飞行器时的可行性。     

大气层外拦截弹制导律设计与仿真

研究了地基动能杀伤拦截弹拦截低轨目标的制导方法．设计了对目标预测拦截点进行攻击的拦截弹飞行过程中的制导律,提出了一种确定目标预测拦截点及在拦截过程中修正预测拦截点的方法;通过仿真分析验证了方案的可行性．     

大气层外拦截弹制导律设计与仿真

研究了地基动能杀伤拦截弹拦截低轨目标的制导方法.设计了对目标预测拦截点进行攻击的拦截弹飞行过程中的制导律,提出了一种确定目标预测拦截点及在拦截过程中修正预测拦截点的方法;通过仿真分析验证了方案的可行性.     

最佳弹道选择制导的解析解

本文讲述一种能使导弹增加射程并改进拦截性能的复合中制导末制导律。我们推导了三维飞行的中制导/末制导闭合回路非线性最佳制导规律的解析解。在中制导过程中,当目标方向改变时,这种复合制导律能很快地修正导弹弹道。在中制导向末制导交班时刻的航向误差为零。在惯性坐标系或导引头坐标系中,制导算法采用反馈形式。这些制导律在弹上实践很简单,并已成功地进行了联机操作。     

用于复合制导的最优中制导律研究

研究了用于复合制导的最优中制导律，设计最优中制导律是为一满足中，末制导段之间的交班条件，同时又能使中间段的剩余末速达到最大，通过各种仿真研究表明所提出的最优中制导律适合用于远距离制导的复合制导中。     

基于网格划分与BP网络的中制导弹道 在线生成方法

针对临近空间高超声速目标高速、高机动的特点,为改善拦截弹中制导性能,将基于网格划分的中制导离线弹道优化与神经网络相结合,提出了一种中制导弹道在线生成方法。以拦截区域网格化形成的网格点为约束,采用离线弹道优化方法,形成覆盖拦截区域的弹道数据库; 利用BP神经网络对非线性函数的逼近特性,通过训练实现对弹道数据库的逼近,构建BP神经网络模型,实现中制导弹道在线生成。仿真分析结果表明:中制导过程中,在终端约束调整和不调整的2种情况下,该文设计的中制导弹道生成方法均具有较好的性能。     

基于神经网络的中制导律

基于神经网络的中制导律适合末段采用寻的制导的复合制导导弹。采用针对固定目标、同时能满足复合制导中制导要求的最优中制导律来提供神经网络的训练样本，通过遗传算法对神经网络的各个权值及各神经元的阈值进行综合寻优，以各时刻导弹及目标的位置坐标作为神经网络输入，经过计算输出相应的中制导指令。仿真结果表明基于神经网络的中制导律不仅能用于攻击固定目标及机动目标，同时能满足复合制导中末交班的各项要求。     

一种基于神经网络的最优中制导律

对于中远程导弹中制导段,提出了一种基于神经网络的最优中制导律,这种制导规律通过离线学习,能够在线实时工作.研究和仿真分析表明这种基于神经网络的最优中制导律与其他末制导律配合,可有效提高导弹拦截机动目标的性能.     

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。     

一种适用于复合制导的中末制导弹道交接班方法

导弹武器系统的发展趋势是由单一制导模式向复合制导过渡,而中末制导的可靠交接班是复合制导的关键步骤。针对复合制导中的中末制导弹道交接班问题,在分析中末制导弹道平滑过渡约束条件的基础上,提出了一种简单有效的线性中末制导交接班算子,详细计算了平滑算子的加权系数。通过直升机载空地导弹的中末制导弹道交接班的仿真试验,验证所提方法的可行性。试验结果表明,在较小中末制导律差异条件下,所提算子可实现弹道的平滑过渡和良好衔接。     

基于数据链的拦射导弹变结构中制导律研究

针对拦射导弹的中制导问题,结合变结构控制思想,提出了一种基于数据链技术的变结构中制导律.简述了数据链系统的工作原理,推导了变结构制导律并分析其制导特性.仿真结果表明,该制导律能够零化导弹速度前置角,交班时过载较小,能够很好地满足中末交班要求.     

基于速度增益制导的大椭圆转移中段制导方法研究

针对大椭圆转移中初始偏差和长时间飞行中摄动因素导致的方法偏差较大的现象,需进行中段轨道修正。基于显式制导的思路,采用速度增益制导,研究了考虑项摄动有限推力条件下的中段轨道修正方法,并通过优化修正时间设计了终端偏差小、燃料消耗少的中段修正优化轨道。针对不同初始偏差工况通过数学建模仿真进行了验证,结果表明该方法可行。     

导弹中末制导弹道交接律研究

针对中远程导弹中末制导交班过程中的弹道交接问题,基于交接过渡段制导的思想设计了一种新的中末制导交接律。首先给出了满足导弹弹道一阶和二阶平滑的条件,然后分别采用三角函数和多项式函数形式的交接律平滑算子作为加权系数,求解出满足弹道平滑条件的平滑算子具体表达式。仿真结果表明:所设计的中末制导交接律算法简单,适用于导弹攻击过程中不同阶段制导律的弹道交接及实现中末制导交接过程中的弹道一阶和二阶平滑交接。