基于注意力机制的高超声速飞行器LSTM智能轨迹预测

临近空间高超声速飞行器具有非惯性轨迹形式和大范围、强机动的突防能力,对目标飞行轨迹的准确预测能够为反导拦截系统有效拦截提供有力技术支持。针对高超声速飞行器的滑翔式和跳跃式飞行轨迹预测问题,提出一种基于注意力机制的Seq2Seq轨迹预测模型,利用LSTM网络设计编码器和解码器,同时利用注意力机制提取的信息进行解码预测。该网络以目标轨迹的位置、速度、弹道倾角和攻角六维特征序列作为输入网络,网络输出为未来一段时间内的连续轨迹序列,利用弹道仿真模型获得的目标飞行器轨迹数据作为训练集对网络进行训练与优化。实验结果表明,该网络能够对高超声速飞行器的多种飞行轨迹进行有效的轨迹预测,预测误差小,能够为反导拦截系统提供有利参考。     

基于地基雷达反导预警时间窗口建模与仿真

对战术弹道导弹目标的探测预警是反导作战的关键,预警时间直接制约着反导武器系统的作战效果。对预警时间窗口进行了数学描述;分别建立了战术弹道导弹(TBM)被动段的弹道模型、地基雷达的视距模型以及拦截弹的运动模型;建立了预警时间窗口的计算模型;通过算例,计算了拦截两种典型射程的TBM时所对应的预警时间窗口,计算结果表明,地基雷达的部署位置和拦截弹的战技指标是影响预警时间窗口的主要因素。     

亚轨道高动态飞行器拦截弹道模式研究

由于亚轨道高动态飞行器一般在大气层边缘作高速飞行,现有的防空导弹难以对其进行拦截,因此针对亚轨道高动态飞行器拦截弹道模式进行研究。建立了拦截弹运动学和动力学模型,在此基础上利用参数优化方法和最优控制理论分别对传统视距拦截作战模式和超视距拦截作战模式下的拦截弹道进行了优化设计,得到了两种作战模式下拦截弹最优弹道。研究结果表明:超视距拦截作战模式能够充分发挥拦截弹能量优势,扩展拦截弹的射程。     

弹道导弹被动段拦截时间窗口建模与仿真

随着反导武器装备的发展,反导区域已经从TBM再入段延伸到整个被动段,选择恰当的拦截发射时机直接影响着被动段反导的作战效果.对拦截时间窗口进行了数学描述;分别建立了TBM被动段的弹道模型和拦截弹的弹道模型;根据攻防双方的特性,给出了计算拦截时间窗口的判断条件及算法;通过算例,计算得出了某型拦截弹拦截不同射程的TBM时所对应的拦截时间窗口,分析结果表明,当拦截弹战技指标一定时,TBM的射程与拦截时间窗口有很大关系.     

舰空导弹武器系统反导作战拦截次数建模与仿真

一定假设条件下,以导引弹道模型为基础,建立了舰空导弹反导作战拦截次数模型。首先通过对舰空导弹转火射击周期的分析,建立了单目标通道拦截次数模型。然后适当改变单目标通道拦截次数模型求出拦截循环次数,又根据每个拦截循环中的可用目标通道数受遭遇时间的限制,建立了多目标通道拦截次数模型。最后在想定条件下仿真计算,结果表明该模型具有较好的适用性。     

基于三点法拦截几何的导弹滑模制导律设计

针对传统的三点法制导律在六自由度弹道仿真时的应用限制,设计了一种基于三点法弹目拦截几何的滑模制导律。在地面坐标系下利用方向余弦阵,推导出了三维空间中三点法制导律的弹目拦截几何; 将目标机动视为模型扰动量,建立了三点法拦截几何的状态空间方程; 基于滑模控制理论,通过选取合适的滑模面并通过极点配置确定其参数,设计了一种滑模制导律; 依据Lyapunov稳定性理论,对所设计的制导律进行了稳定性证明并进行了数值仿真。仿真结果表明,在导弹整个飞行过程中,坐标原点、导弹和目标始终都在一条直线上,严格符合三点法弹目拦截几何,并且制导指令相对平滑,符合实际需求。     

弹道导弹被动段拦截次数及影响因素分析

对弹道导弹被动段拦截次数进行数学描述,通过椭圆弹道理论建立了两种典型TBM的被动段弹道,给出了根据当前时刻弹道导弹位置计算被动段可拦截次数的算法,通过两个典型的算例,得到了典型拦截目标被动段的拦截次数,对其影响因素进行了分析,结果表明,目标拦截次数与拦截系统的战技指标有很大关系,要使得混合部署时获得最多拦截次数,需要对高层、低层反导系统合理部署。     

中口径火炮反导限时毁伤评估

为了准确评估中口径火炮反导限时毁伤能力,建立中口径火炮远距离多发空中同时弹着数学模型和近距离层层拦截数学模型,给定拦截时间,引入限时毁伤概率仿真计算不同射速、不同弹种下的反导毁伤概率.计算结果表明:随着拦截距离的增加,弹道修正弹反导优势较常规弹明显;多发空中同时弹着拦截模式可提升反导限时毁伤能力;给定拦截时间的长短直接影响着中口径火炮不同射速下的反导限时毁伤能力.引入限时毁伤概率,较传统毁伤概率更能准确评估中口径火炮限时毁伤能力.     

一种新的最优空基反弹道导弹中制导方法研究

空基反导以其部署灵活、响应速度快等特点而受到各军事大国高度重视。针对常见的规划弹道,对处于飞行中段的弹道导弹进行拦截具有诸多优势,因此,为拦截器设计一种精确、能耗最优的中制导律至关重要。首先,本文基于简化的弹-目相对运动学模型,运用LQR理论设计了一种新的能量最优空基反弹道导弹中制导律;其次,根据给定的弹-目初始条件,通过数字仿真对所设计的制导律进行了验证。结果表明,本文提出的制导律可以较好地满足空基拦截弹道导弹中制导要求。     

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.     

考虑零控拦截的中制导最优弹道修正

针对临近空间防御作战问题,设计了考虑零控拦截的中制导段最优弹道修正算法。通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了零控拦截条件,此条件由目标和拦截弹的速度比以及二者速度矢量和视线之间的夹角唯一确定;针对目标信息更新造成的基准弹道不满足零控拦截条件的情形,提出了在中制导段进行最优弹道修正的方案,调整中制导和末制导交接班时刻拦截弹状态,以重新满足零控拦截条件;通过对基准弹道满足的最优化条件以及横截条件进行再次求导,推导得到了控制量的补偿量,此补偿量的求解考虑到了拦截弹的初始状态偏差以及终端约束偏差,确保了指令解算的可实现性。通过仿真验证了所提方法的有效性以及优越性。     

拦截弹中制导弹道在线快速规划方法

针对满足多约束条件的拦截弹中制导弹道在线快速规划问题,提出一种基于虚拟域动态逆的在线弹道规划算法。引入虚拟因子,将离散状态变量从时间域转入虚拟域中,并基于动态逆思想,利用虚拟弧长求得边界条件的高阶导数,提高计算效率;构建过程约束的惩罚函数,结合性能指标进行规划,使弹道能够满足时间域上的多约束条件。结合该算法提出目标信息更新后的在线重新规划策略。仿真结果表明,基于虚拟域动态逆的在线弹道规划算法虽然计算精度较弱,但是能够快速生成满足多约束条件的参考弹道,具有很好的实时性与鲁棒性,适用于求解弹道在线快速规划问题。     

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。     

中远距空空导弹弹道总体规划

针对中远距空空导弹发射后不管的控制需求,对中远距空空导弹拦截目标的弹道进行了优化设计;在进行弹道规划时将导弹的飞行过程分为中制导段、中末制导交接段和末制导段,分析了不同飞行阶段的制导控制要求,在此基础上完成了各个阶段弹道规划,并给出了实现途径。     

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。     

大气层外动能拦截器顺轨拦截制导律设计

在分析中段拦截弹道导弹的优势和特点的基础上,提出顺轨拦截弹道导弹的方案.阐述顺轨拦截的概念,建立用于顺轨制导的弹道导弹和拦截器相对运动模型,基于二阶滑模控制理论设计二阶滑模非线性制导律.通过拦截器拦截弹道导弹的数字仿真验证了制导模型和制导律的正确性.     

直升机载空空导弹纵向弹道规划

根据直升机载空空导弹低空、超低空作战的特点,基于最优控制理论,进行了发射后截获纵向弹道规划技术的研究,给出了纵向弹道规划技术的一种实现方法,来解决直升机空空导弹长距离低空、超低空飞行时的防撞地以及中末制导交接班过程中减少地物背景干扰等问题,并建立了仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文给出的纵向弹道规划技术能够大幅提高直升机空空导弹的作战效能。     

基于Matlab／Simulink的多路时空同步拦截弹阻尼环控制算法

针对如何控制在多路时空同步拦截弹中不同时间发射的弹丸在同一时间飞行到目标点进行起爆这一问题,使用Matlab／Simulink仿真技术对弹丸的外弹道运动过程进行了建模,并基于这一模型分析了多路时空同步拦截弹的工作原理,进而设计了相应算法对弹载阻尼环的开环时间进行计算;以双路系统模型为例,对该算法以及其计算结果进行了仿真验证。结果表明：该算法具有较精确的修正能力,通过选择合适开环时间,拉长了先发射弹丸的飞行时间,实现了时空同步起爆;算法基于Matlab／Simulink仿真建模技术,整个计算过程清晰直观,提高了计算精度。