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。

拦截高速目标的中制导次优弹道修正

针对临近空间飞行器的快速发展所带来的拦截高速目标作战需求,应用模型静态预测规划(model predictive static programming,MPSP)方法设计了一种中制导次优弹道修正算法.首先,通过分析中末制导交接班时刻拦截弹的最佳交接状态,得到了零控拦截条件,该条件由拦截弹和目标的速度比以及二者的速度前置角唯一确定;其次,针对不满足零控拦截条件的情形,分析了在引入比例导引作为末制导律前提下的捕获区,得到了拦截弹和目标速度前置角组成的平面内的捕获区基本构成,建立了中末制导交接班时刻拦截弹需要满足的捕获区约束;然后利用高斯伪谱法(Gauss pseudospectral method,GPM)得到了满足零控拦截条件的基准弹道,应用MPSP设计了考虑捕获区约束条件限制的弹道修正算法;最后,仿真结果验证了所提方法的合理性以及有效性.

视线角约束自适应滑模中制导律

基于导弹和目标相对运动方程,设计了视线角约束自适应滑模中制导律。应用Lyapunov稳定性理论证明了该制导律能使制导系统在有限时间内收敛至滑动模态面;当制导系统进入滑动模态面后,基于积分理论证明了中末制导交班时刻视线角能够收敛至期望值且视线角速率可以收敛至零附近。进一步将该制导律扩展到三维空间的拦截问题。最后,针对拦截正弦机动目标进行了仿真。结果表明:设计的制导律鲁棒性强,引起的交班误差小。

目标机动对导引头中末制导交班影响研究

中末制导交班是武器导引头工作过程中的重要组成部分。针对地空导弹采用复合制导的特点,首先,推导了导弹角度截获概率与距离截获概率的表达式,着重研究了目标机动对交班成功概率的影响;然后,建立了包含目标落入有效视场概率以及目标检测概率的交接班成功概率模型,可仿真生成任意时刻的交接班成功概率;最后,对水平转弯、蛇形规避两种典型战术机动进行了分析。仿真结果表明隐身飞机采用战术机动对中末制导交班成功概率影响显著。该研究为导引头对抗隐身目标战术机动提供了仿真理论和实验依据。

真比例导引反高速目标拦截能力分析

针对反高速目标拦截作战过程中拦截弹中末制导交接班时刻状态约束设置的问题,分析了真比例导引制导律的拦截能力。首先,通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了成功拦截目标的充分必要条件以及目标速度前置角需要满足的约束范围;其次,在中末制导交接班不满足拦截条件的情况下,针对拦截高速非机动目标作战情形,通过分析拦截弹速度前置角和目标速度前置角的变化关系,给出了真比例导引静态捕获区(static capture region,SCR)的定义以及构成;然后,针对拦截高速机动目标作战情形,结合目标速度前置角约束范围得到了真比例导引动态捕获区(dynamic capture region,DCR)的定义以及构成;最后开展了3种情形下的数字仿真,验证了真比例导引拦截能力分析的合理性和有效性。

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。

超视距防空导弹中末制导交接班时的目标捕获概率研究

中末制导交接班时的目标捕获概率是超视距防空导弹作战过程中的一个重要指标。为了快速计算中末制导交接班时的目标捕获概率,通过将导弹和目标的三维空间散布转换为视线坐标系下弹目相对位置向量的均值和方差,建立了一种红外导引头中末制导交接班时的目标捕获概率解析计算模型,并利用蒙特卡洛方法验证了其有效性。以此模型为基础,采用正交试验方法完成了目标捕获概率的灵敏度分析,极差和方差分析结果均表明,导引头视场角对目标捕获概率的影响最显著,弹目相对位置向量在视线坐标系OyL轴和OzL轴上投影的方差次之。

一种采用弹目相对位置测量方法提高中末制导交接班概率的仿真研究

本文基于捷联惯导+目标信息修正+主动雷达末制导的复合制导体制的中远程地空导弹武器系统,分析了采用弹目相对位置测量方法对系统误差传递累积的改善机理,并在建立系统模型的基础上采用Montcarlo仿真,对采用该方法前后的中末制导交接班概率进行了的仿真对比分析。

多平台信息下机动目标拦截中末制导交班研究

针对多平台信息支持下,空基探测平台等外部平台相对地基平台信息精度降低,以及数据率降低带来目标机动误差影响增大,导致防空导弹武器导引头中末制导交班概率降低的问题,建立了空基平台探测信息误差传递模型,运用"当前"统计模型和转换坐标卡尔曼滤波,对目标机动进行预测。基于目标位置预测,推导采用导引头搜索交班算法,进行了交班性能仿真。仿真结果表明,采用目标机动预测和导引头搜索算法,在信息精度和数据率降低的情况下,能够提升防空导弹武器系统中末制导交班能力。

一种复合制导的地空导弹武器系统中末制导交接班概率仿真分析

本文基于捷联惯导+目标信息修正+主动雷达末制导的复合制导体制地空导弹武器系统,分析了影响中末制导交接班概率的主要误差源及误差传递过程,并在建立系统模型的基础上采用Montcarlo仿真过程,对中末制导交接班概率进行了仿真研究。

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 。

基于信息融合和扩维Kalman滤波技术的系统误差估计算法研究

针对采用复合制导体制的面空导弹武器系统,目标支路和导弹支路分开后,引起中末制导交班误差增大,必须进行相对系统误差补偿,探讨了相对系统误差的估计技术。基于信息融合和扩维Kalman滤波技术,建立了估计模型和算法,通过2种不同情景的仿真,验证了模型和算法的正确有效性。

平台导航误差对导弹中末制导交班影响分析

针对多平台导航误差对导弹中末制导过程影响的问题,基于将多平台导航误差传递到目标和导弹位置误差的思想,提出了导航误差传递模型,并采用中末制导交班成功概率模型量化多平台导航误差对导弹中末制导交班过程的影响。仿真结果表明,一定范围的导航误差对导弹中末制导交班成功概率影响较小,但随着导航误差的增大,中末制导交班成功概率迅速减小。

复合制导空空导弹截获概率模型仿真

针对复合制导空空导弹截获目标时导引头预置天线角度与导弹允许截获不在同一时刻这一问题,建立了一种新的截获概率估算模型。根据中末制导交接班时导弹截获目标的算法流程,确立了导弹截获目标的条件,分析了影响导弹截获概率的主要误差源,建立了各误差数学模型,并通过等效转化法将弹目指示位置向量在三维空间的散布转化为弹目实际相对位置向量在三维空间的散布,完成截获概率估算模型的建立。该模型利用已知的误差先验估计及导弹飞行过程中的测量信息,可在一次弹道计算中解算导弹截获概率。利用此模型采用控制变量法分析了各误差因素与截获概率的关系,仿真结果表明:目标截获概率对数据链周期和测角精度敏感性最高。

相控阵导引头空域搜索策略研究

为提高相控阵导引头在中末制导交班时搜索效率,对空域搜索策略进行了研究。分析了中末制导交班的误差源,根据目标指示误差设计了圆形7波位、矩形9波位和矩形25波位三种空域搜索策略。考虑回波遮挡和目标雷达反射截面(RCS)起伏效应,采用复合制导系统模型,通过仿真对三种空域搜索策略进行了全弹道性能评估和对比分析。结果发现:在三种搜索策略中,少波位搜索策略的覆盖范围小于多波位搜索策略,但搜索时间长度小,因中末制导交班的空域搜索时间有限,综合考虑认为少波位搜索策略的搜索效率较多波位更高;圆形7波位策略较矩形9波位能在相同时间内搜索内更多的圈数,故其性能最佳。

基于协同空域封锁的反导拦截弹最优中制导律研究

针对助推段弹道导弹的空基拦截问题,提出了基于协同空域封锁的反导拦截弹最优中制导策略。在空空导弹动态攻击区这一概念的基础上设计了PSO-BP神经网络,通过离线训练,该网络可以实时解算出各弹当前时刻的可拦截区域。研究了可拦截区域和目标预测误差区域之间的覆盖关系,设计了一种典型的中末交班位置域分布模式,从而为领弹、从弹分配相应的虚拟导引点。通过构建中制导约束模型和弹目几何运动关系,分别推导出满足多约束条件下领弹和从弹的协同中制导律形式。针对两种不同工况分别进行数值仿真,结果表明,本文设计的多弹协同中制导律能够实现多枚弱机动拦截弹对高速、高机动目标的成功拦截,并显示了优越的性能。

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。