动能拦截器姿轨控发动机开关机控制规律设计

研究了动能拦截器轨控发动机的变推力实现方案,重点设计了姿轨控发动机的开关机控制规律,并通过拦截过程仿真,对所设计的控制规律进行了验证。仿真结果表明,姿控系统可以达到很高的角度控制精度,轨控系统可以控制拦截器与目标直接相撞。这说明所设计的姿轨控发动机开关机控制规律是有效的。

卫星对动能拦截器的一种规避策略

为了解决卫星对逆轨来袭动能拦截器的末段防御问题,提出了一种卫星轨道机动规避策略。首先建立了拦截器攻击区的概念,分析了攻击区的特性,具体推导了攻击区的估算方法。在此基础上,根据卫星机动对拦截器攻击区的影响,提出了卫星的轨道机动规避策略。最后,对所提出的攻击区估算方法和卫星轨道机动规避策略进行了仿真验证。仿真结果表明,在拦截器推进剂充足和滚动角稳定值已知的条件下,所提出的攻击区估算方法比较准确;卫星的轨道机动规避策略有效可行。所提出的规避策略对处于攻击区内不可逃逸圆外的卫星,可以保证其以最短的机动时间成功规避拦截器的攻击,对处于不可逃逸圆内的卫星,也可以保证其具有最大的成功规避概率。

动能拦截器逆轨拦截时攻击区的一种估算方法

为了解决逆轨拦截攻击方式下动能拦截器攻击区的估算问题,文章提出了一种攻击区的估算方法。首先给出了攻击区的一种简洁的表示方法,分析了初始横向速度偏差对攻击区的影响;接着对拦截器与目标之间不同初始相对距离对应的攻击区的特点进行了推导分析,得到了攻击区随初始相对距离的增加而演变的3种典型形态,给出了相应的估算方法;最后对所给出的估算方法进行了仿真验证。仿真结果说明所给出的估算方法是比较准确的。

一种天基武器对地面固定目标的攻击过程仿真研究

提出了一种由升力式再入载体和末制导弹药组成的天基对地打击武器的概念,重点研究了该种天基对地打击武器在其离轨制动能量消耗最少的条件下对地面固定目标的攻击过程,并对整个攻击过程进行了建模仿真,验证了攻击过程的可行性,说明所提出的天基对地打击武器的概念是合理的。

基于混合优化算法的空间拦截轨道优化设计

基于改进高斯法(IGM)和遗传算法(GA)的混合优化算法,为解决空间拦截轨道燃料消耗和转移时间的综合最优问题,提出一种空间拦截轨道设计方法.首先,引入牛顿-拉夫逊迭代法对原始高斯法进行改进,解决原始高斯法在解算空间拦截轨道时收敛速度慢、转移角范围小等问题;接着,给出并证明改进高斯法迭代方程有唯一解的充分必要条件.当给定初始轨道参数时,用此条件判断可否用椭圆轨道进行转移;然后给出转移时间,最大脉冲速度等约束条件,对编码方式进行改进,给出混合优化算法的计算步骤;最后以空间拦截轨道优化问题为例,进行仿真分析.仿真结果表明,与传统优化算法相比,混合优化算法收敛的遗传代数少,耗时短,能够较好地运用于空间拦截轨道的设计.

空天再入飞行器最优过渡段轨道设计方法研究

针对空天再入飞行器在再入角和再入点位置给定条件下的过渡段轨道设计问题,提出了一种最优过渡段轨道的设计方法。首先,在制动点给定的条件下,由制动脉冲最大限制求得初始航迹角的区间范围,然后详细推导了由给定再入角解析计算初始航迹角的公式,进而可由初始航迹角计算所需的离轨制动脉冲和转移时间。最后用一维搜索策略对转移时间最短和燃料消耗最小的最优制动点位置进行了迭代求解。仿真表明,该算法简单易行,具有很强的实时性,对于空天再入飞行器再入时最优过渡轨道的设计具有较高的工程应用价值。

基于集成GMM聚类的少标记样本图像分类

为了提高卷积神经网络训练的分类器分类准确率,往往需要大量的已标记数据,但有时已标记数据并不容易获得。针对少标记样本图像分类问题,提出基于集成GMM聚类与标签传递思想的解决方案,通过一定的规则给未标记数据赋予标签,将未标记数据转换成已标记数据用于模型的训练。在手写数字识别数据集上进行实验,结果表明新算法在少标记样本的情况下,结合集成 GMM 聚类的方法比只采用有标记样本训练得到的模型分类准确率有着较大提高,验证了该算法的有效性。

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。

基于机动动作类型识别的飞行员飞行训练质量自动评估方法

飞行训练质量评估是飞行员日常飞行训练的重要组成部分,针对传统飞行训练质量评估方法评估效率低、主观性强等问题,提出了一种基于机动动作识别的自动评估方法。首先,通过构建采用多尺度特征提取的深度残差网络(multi-scale feature extraction deep residual network,MSDRN),实现了战术机动动作的准确识别,克服了传统机动动作识别方法识别准确度低的问题。然后,针对不同类型的战术机动动作,构建了飞行质量评估指标体系,在具体评估时,根据动作识别结果自动选择评估指标,并采用基于博弈论的组合赋权法计算并获得评估结果,由此构建了基于机动动作类型识别的飞行员飞行训练质量自动评估方法。所构建的动作识别方法相较于利用传统的一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)、残差神经网络(residual neural network,ResNet)构建的分类器,识别准确度分别提升了16.2%和3.5%,识别计算时间相比ResNet缩短了23.9%。所提出的整个飞行训练质量自动评估方法摆脱了飞行员训练过程对飞行教官的严重依赖,实现了飞行训练质量的自动化快速评估,且评估结果更具科学性,从而为飞行训练质量评估提供了一种全新的方法。

基于零控脱靶量的大气层外拦截中制导方法研究

针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况,基于零控脱靶量思想采用最优控制理论,对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导,以脱靶量和中制导加速度为性能指标,设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略,研究了拦截器制导精度与零控脱靶量预测精度的关系,提出了调节拦截器机动过载大小的实现途径。仿真结果表明,设计的中制导律精度高、可靠性好、形式简单,在脱靶量计算得足够精确时,中制导结束后的零控脱靶量可控制在百米量级内,为拦截器以动能碰撞方式拦截目标创造了优良的末制导条件。

一种离散脉冲式最优标准轨道中制导律

提出了一种适用于空间拦截的离散脉冲式的最优标准轨道中制导律。首先,基于摄动方程建立了一种连续形式的最优标准轨道中制导律;其次,设计了拦截航天器助推器的开关机控制规律,提出了离散脉冲式最优标准轨道中制导律;最后,通过仿真验证了该中制导律的有效性。结果表明,所提出的中制导律制导精度较高,制导控制简单,易于工程实现,适用于普遍的空间拦截问题。

Intercept Mode Suitable for the Space-Based Kinetic Energy Interceptor

The intercept mode of space-based kinetic energy interceptor(KEI) is an essential problem to be solved in the concept design of KEI and is closely related to the KEI’s detailed designing and practical applications.However, this problem has not yet been investigated systematically and comprehensively. A suitable intercept mode for the KEI is proposed in this research. The intercept mode consists of three basic elements: the specific operation procedure, general scheme for the intercept trajectory, and mathematical model of the intercept mode.Numerical example is provided to demonstrate the feasibility and effectiveness of the intercept mode. The intercept mode proposed in this research is capable of achieving a rapid intercept, and is applicable to the universal space interception.