地基运载火箭交会空间目标弹道快速优化设计

针对地基拦截器与空间目标交会这一复杂非线性优化问题,研究了基于改进粒子群算法的弹道快速优化设计方法.根据拦截交会弹道特点,设计了飞行程序优化模型,融合粒子群搜索的随机性和递进搜索的高效性,构建了适用于拦截交会弹道设计这类复杂非线性优化问题的改进粒子群算法.采用该改进粒子群算法进行拦截交会弹道仿真,结果表明,该改进粒子群算法计算精度较高,优化耗时较少,能够实现拦截交会弹道的快速优化设计.     

基于种群熵粒子群优化算法的上升段交会弹道优化设计

应用种群熵粒子群优化(Population Entropy based Particle Swarm Optimization,EPSO)算法研究运载火箭上升段交会弹道优化设计问题。以运载火箭和目标飞行器在交会时刻距离最小为目标函数,建立运载火箭上升段交会弹道优化模型,同时分别采用EPSO优化算法和传统粒子群优化算法进行求解。仿真结果表明,EPSO算法能够有效解决运载火箭上升段交会弹道优化问题,平均交会位置误差为8.33 m,较传统粒子群算法减少了149.37 m,平均搜索速度较传统算法提高了27%。EPSO算法收敛精度高,搜索速度快,更适用于解决上升段交会弹道优化这样的复杂约束优化问题。     

基于粒子群算法的防空修正弹控制方法研究

为了提高防空弹道修正弹拦截机动目标的能力,提出了一种弹载执行机构的控制方法.建立了防空弹道修正弹的质点弹道模型,根据弹道修正的基本原理,得到了脉冲控制的优化模型;针对脉冲控制的特点给出了脉冲点火控制策略;应用粒子群算法对脉冲控制指令进行了优化.通过引入脉冲能量消耗最小原则改进了适应度函数,搜索了控制指令的全局优化解.仿...     

基于伪谱方法的机动弹道优化研究

文中从多约束最优控制的角度对最优机动弹道进行了研究。首先建立无量纲化的弹道动力学方程组并提炼出关键性能参数;其次使用Legendre伪谱方法将多约束的机动弹道优化问题转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划方法进行求解。优化算例结果表明文中的优化模型与优化方法是合理可行的。此外,对弹道模型性能参数与最优机动射程之间的关系进行分析,结果表明:最大升阻比对机动射程影响较大,参考升重比对机动射程具有一定影响。     

变射面弹道横向转弯飞行程序的设计与优化

为有效提高导弹的突防能力和禁避飞区规避能力,实现小射程能量的有效利用,提出一种变射面横向机动弹道,通过初始离面角使弹道一级偏离传统射面,后面级再变换射面以命中目标。针对该机动弹道变换射面的横向转弯段,建立了横向转弯飞行程序仿真模型,为确定最优初始离面角和转弯飞行程序模型参数,采用混合优化算法对其进行了优化。仿真结果表明,模型能够满足弹道横向机动变换射面转弯要求,优化算法能够实时、快速求得最优初始离面角和最优飞行程序,满足射前诸元准备时间要求,实际应用性强。     

基于Kriging模型的QPSO算法在固体运载火箭弹道优化中的应用

应用基于Kriging模型的量子粒子群优化算法研究了固体运载火箭弹道优化问题。该方法利用Kriging方法建立弹道计算近似模型,再引入量子粒子群算法建立了基于代理模型的优化框架。仿真结果表明,此方法可有效完成弹道参数寻优,箭体运载能力提高了38.46 kg,三级一次工作时间减少了27 s。此算法参数设置少,易于实现,能提高运载火箭综合性能,具有一定的工程应用价值。     

基于组合粒子群算法的运载火箭弹道优化设计

提出一种基于粒子群算法和方向加速法组合成的PSO-Powell算法,能进行大范围搜索,其最优解具有全局收敛性。在该算法中,对粒子群算法的参数设置进行了改进,提升了其性能,并引入增广拉格朗日乘子法处理优化问题的约束条件,提高了最优解的精度。仿真结果表明PSO-Powell算法应用于运载火箭弹道优化设计具有良好效果,可以提升运载能力,具有一定工程应用价值。     

基于末段高空区域防御系统的跳跃弹道突防能力分析

建立了导弹垂直方向机动的运动模型和THAAD系统的仿真模型,并对某型导弹采用不同弹道方案的突防能力进行仿真研究。仿真结果表明采用跳跃机动能有效提高导弹的突防能力,有一定的工程应用价值。     

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.     

基于机动单元库的TSO-GRU-Ada机动轨迹预测

机动轨迹预测是自主空战中的一个重要组成部分。针对无人战斗机机动轨迹预测精度低且时耗过长的问题,提出一种基于机动单元库的自适应集成三角优化门控循环神经网络预测方法。建立无人战斗机3自由度模型,解决轨迹数据来源问题;通过4种轨迹特征,将轨迹分为平面机动、空间左转弯机动和空间右转弯机动三类,构建21种基本机动单元;介绍门控循环神经网络,为避免网络梯度优化陷入局部最优,引入三角搜索优化算法更新网络内部权值和偏置。为提高预测精度,采用自适应增强算法构建强预测器;通过实验选取预测器最优参数,在不同机动单元情况下进行预测,预测精度较高且均能满足时耗要求;为检验在机动轨迹上的预测性能,从空战训练测量仪中选取一段轨迹,与5种不同预测模型进行对比。研究结果表明,所提模型的预测精度最佳。     

跳跃式弹道方案设计及优化

目前,弹道导弹面临的主要问题之一是突防技术落后于反导技术,因此,突防技术的迅速突破是提高弹道导弹生存能力重要手段。从延缓导弹防御系统的早期预警时间着手,将传统弹道导弹的抛物线弹道中段设计成有多个波峰的跳跃式弹道,使得探测系统在导弹再入大气层之前,很难准确探测和计算导弹的落点,从而大大地提高了弹道导弹的突防能力。以某导弹为原型,增加可两次点火的末级发动机,改装成具有跳跃能力的地地弹道导弹,并通过弹道优化,寻找平均跳跃幅度最大时导弹的飞行方案。     

基于模糊控制交互式多模型粒子滤波的静电机动目标跟踪

针对交互式多模型粒子滤波算法（IMMPF）的精度不高,算法更新时间长,难以满足静电机动目标跟踪要求的问题,提出了一种新的基于模糊控制的交互式多模型粒子滤波算法（FIMMPF）。该算法先利用模糊控制方法实现实时调整交互式多模型算法中的转换概率矩阵,使与目标当前运动状态最接近的运动模型在混合产生这一采样时刻的初始状态向量里占有更大的比重。同时,为了提高基本粒子滤波算法的精度,减小算法更新时间,再利用中心差分扩展卡尔曼滤波算法产生基本粒子滤波的建议分布函数,实现对目标运动状态的更新。理论分析和仿真结果表明,所提出的算法能够以更高的定位精度,更小的计算量实现对静电机动目标的跟踪。     

空战机动飞行轨迹生成与控制

针对依赖于标准机动动作库或者驾驶员经验的机动控制问题,提出一种基于蒙特卡罗树搜索算法生成机 动轨迹的方法,只需给定目标机动动作的初始和终止状态,通过反复搜索即可得到达成机动目标的操作序列;并设 计前馈加反馈的复合控制器来提高轨迹跟踪的效果。实验以筋斗机动为例进行验证,仿真结果表明：得到的筋斗参 考轨迹各项指标均接近职业战斗机飞行员的最佳表现;同时与传统的PID 控制器进行对比,证明了复合控制器能显 著提高筋斗轨迹的跟踪效果,为解决机动控制问题提出了一种有效的解决方案。     

UKF滤波算法在弹箭落点估计中的应用

依据部分弹道的弹道轨迹测量数据,准确预报弹道落点,是弹道修正弹药智能化的关键技术.综合考虑滤波精度和算法复杂度,文中采用质点弹道模型和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter)方法,建立了弹道滤波模型和外推弹道模型.通过对雷达测量数据的处理结果表明,UKF弹道滤波模型和质点外推模型有较高的精度.     

空战机动飞行轨迹生成与控制

针对依赖于标准机动动作库或者驾驶员经验的机动控制问题,提出一种基于蒙特卡罗树搜索算法生成机 动轨迹的方法,只需给定目标机动动作的初始和终止状态,通过反复搜索即可得到达成机动目标的操作序列;并设 计前馈加反馈的复合控制器来提高轨迹跟踪的效果。实验以筋斗机动为例进行验证,仿真结果表明：得到的筋斗参 考轨迹各项指标均接近职业战斗机飞行员的最佳表现;同时与传统的PID 控制器进行对比,证明了复合控制器能显 著提高筋斗轨迹的跟踪效果,为解决机动控制问题提出了一种有效的解决方案。     

战术弹道导弹再入段机动弹道仿真研究

战术弹道导弹（TBM）再入机动减速是末制导系统的设计需求,为了分析机动减速对突防的影响,在现有导弹突防系统的基础上,利用目标控制法给定了升力的变化规律,建立了再入机动弹道数学模型,编制了再入段机动弹道仿真软件.仿真结果表明,系统能完成多弹道并行仿真,该机动程序满足突防仿真的要求.     

超空泡水下航行器空间运动建模与弹道仿真

在包含超空泡“时间延迟”效应的基础上,建立了超空泡水下航行器空间运动模型。模型中体现了机动条件下空泡中轴线相对航行器中轴线的偏移产生的流体动力及力矩。为考察该模型在强机动条件下的准确性,进行了弹道仿真分析。结果表明所建立的模型能够描述航行器机动运动的特性;同时表明在实施极限操舵模式时,舵角极限量是影响姿态角对舵角振荡特性的关键因素。该结论对超空泡水下航行器控制技术研究具有重要意义。     

一种动态环境下无人机自主导引方法

提出了一种动态不确定环境下无人机( UAV)自主预测导引方法。考虑到无人机探测范围和运动学特性,构建了无人机分区段自主导引模型和轨迹指令求解模型;设计了相应的评价函数;考虑到算法的复杂性,提出采用指令量化和粒子群算法求解导引轨迹指令;并对模型参数取值问题进行了深入的讨论。仿真结果表明,该方法能够实现自主导引无人机迅速接近目标,并对所探测到的威胁进行实时回避,能够实时性运行,具有工程可实现性。