反舰导弹对舰艇编队末端选择能力仿真

选择能力是反舰导弹的一项重要作战性能,它可以提高对编队中预选目标的搜捕概率,有效提升导弹突击效果。综合考虑反舰导弹自控终点散布误差及舰艇目标定位误差,通过蒙特卡洛仿真法,建立反舰导弹对舰艇编队目标的选择能力模型。通过仿真实验得出反舰导弹 6种不同选择模式的搜捕概率与搜索扇面角度、半径及入射角度之间的变化关系曲线图,得出了提高反舰导弹对人字形编队目标选择能力的参数设定。     

基于Hausdorff距离的反舰导弹目标选择方法

如何从舰艇编队中选择预定目标,是超视距反舰导弹亟待解决的一个问题。文章基于Hausdorff距离的部分匹配理论研究了这一问题。火控雷达探测到的编队信息和末制导雷达探测到的编队信息都用点集来描述,通过点集形状匹配获取这两个点集的对应点,从而实现对预定目标的选择。重点提出了一种新的部分匹配途径,能够自适应地逐个剔除引起形状不相似的外部点而同时保留两个形状的相似部分。仿真试验表明,相比以往基于编队相互位置关系的方法,论文所研究的预定目标选择方法具有更好的抗干扰能力。     

基于编队形状的反舰导弹预定目标选择模型特点

相比传统的预定目标选择方法,基于编队形状的反舰导弹预定目标选择方法是一类新方法。为了便于进一步研究具体算法,需要研究基于编队形状的反舰导弹预定目标选择模型的特点。该类方法的实质是将目标选择问题转化为点集匹配问题,因而文章从点集的信息来源、点集之间的变换关系、点集之间的映射关系、点集之间的距离函数等方面分析了模型特点,并根据这些特点将基于编队形状的反舰导弹预定目标选择算法分为2类：即基于迭代收敛的预定目标选择算法和基于变换位置集合的预定目标选择算法。     

舰载直升机远程目标指示系统的误差分析

在目标指示系统的飞行试验中,我们面临如何能在评估其指标符合性的同时,评估目标指示系统的误差对其使用能力的影响问题。为研究目标指示系统精度与使用能力的评判方法,对目标指示误差与武器打击效果的关系进行分析,建立基于水面舰艇当前点攻击和预测点攻击方式下的目标指示系统误差模型,分析不同目标指示方式下的误差分布,将目标指示误差与武器捕获概率的关系转化为目标指示误差与导弹自控终点落入指定区域概率的关系。结果表明:两种攻击方式下的目标指示误差均服从二维正态分布,当目标指示误差增大时,武器捕获概率显著下降,若需保证武器攻击效果,则对应有目标指示误差的下限值,该下限值为舰载直升机远程目指系统飞行试验方法提供了参考。     

基于双向最近邻准则的编队预定目标选择方法

相比传统的预定目标选择方法,基于编队形状的反舰导弹预定目标选择方法是一类性能优越的新方法。其原理是利用导弹飞行期间舰艇编队形状的相对稳定性,并将发射前装订的编队形状和末制导雷达探测到的编队形状表示为2个点集,通过点集匹配实现预定目标选择。提高这类算法性能的关键在于研究合理的点集距离函数。文章提出一种基于共同点的距离函数,研究了其抗干扰的机理,并证明其计算过程可通过双向最近邻准则实现。仿真试验表明该方法性能优于以往的MHD方法。     

基于信息一致性的无人机紧密编队集结控制

提出了基于信息一致性的分段式无人机紧密编队集结控制策略,将集结过程分为3步:参考集结点选取和目标集结点分配、形成松散编队以及形成紧密编队。首先,以线切入预定航线的方式计算参考集结点,按照松散编队队形展开生成目标集结点,并利用基于三维距离空间的优化选择算法,将目标集结点快速、准确地分配给每架无人机。然后,使用速度一致性实现向目标集结点定点集结和向松散编队伴航集结,通过非精确的航迹控制快速形成松散编队,提高编队集结的效率。接下来,启动速度、姿态一致性来实现编队最终的精确航迹控制,并逐步压缩编队队形进入紧密编队,避免发生碰撞,完成从松散编队到紧密编队的平稳过渡,同时准确地跟踪预定航线。使用协同修正方法抑制了测量误差、协同误差和通信延迟,提高了紧密编队的稳定性和控制精度。最后,基于MATLAB平台环境对所提三维集结控制策略进行了仿真,验证了其合理性与有效性。     

歼击轰炸机对地面固定目标投弹误差分析

与一般轰炸机直接目视瞄准轰炸不同,歼击轰炸机采用连续计算投放点(CCRP)的间接轰炸方式,其轰炸精度受机载传感器测量载机和目标位置及运动参数的精度影响。文中针对该机种对地面或海面固定目标的轰炸,从理论上分别对各载机运动及位置参数引起的投弹误差进行了定量分析,并得出了分析结论。     

基于构型控制的多平台协同轨迹规划

编队卫星的整体机动需要充分考虑各成员之间的协同运动关系,同时到达和不分散/不碰撞是其应满足的约束条件。首先基于C-W方程和Lawden方程得出了参考轨道为圆轨道/椭圆轨道下的周期性相对运动条件,针对不同飞行任务要求(对应中心航天器不同转移轨道),提出了一种整星编队机动的规划策略。仿真结果表明,该规划方法实现简单,且能满足编队协同运动的约束条件。     

空舰导弹获取舰艇编队形状能力研究

利用舰艇编队形状(SSF)的预定目标选择方法(简称SSF方法)比传统方法具有更好的预定目标选择能力.为了检验SSF方法的适用性,研究了空舰导弹(ASM)获取SSF的能力.首先推导了末制导雷达(TGR)最小方位角搜索范围模型.据此模型可在给定发射距离下计算合适的末制导雷达方位角搜索范围,此方位角搜索范围既能保证编队录取概...     

反舰导弹自控终点散布和命中精度估算中均匀设计的应用

通过分析影响反舰导弹自控终点精度和命中精度的因素,阐述了采用均匀设计方法制定导弹飞行试验方案,以及数据处理和结果分析的方法,介绍了在反舰导弹作战使用范围内的自控终点散布和命中精度的计算方法,最后给出了结论。     

大气层内模型预测静态规划拦截中制导

在临近空间机动目标拦截中,拦截器的初始动力段对中制导段乃至末端拦截性能具有重要影响。在模型预测静态规划（MPSP）理论基础上提出了一种初、中制导联合规划制导方法,旨在解决多阶段、快速、最优拦截轨迹规划和制导问题。首先,提出了一种改进的模型预测静态规划方法,该方法不仅可以满足终端约束,还可以生成最优初始状态,并在性能指标中考虑状态变量相关函数。其次,基于等效阻力模型建立了包含动力段与非动力段的两段规划模型,通过采用分段离散以及构建关机点变分关系的方法,避免了内点约束的引入,使MPSP算法可直接求解该两段规划问题。最后,结合提出的MPSP算法以及两段规划模型,实现了终端速度最优的拦截轨迹规划,结合目标预测方法,实现了对机动目标的预测拦截。仿真结果表明,本文方法可提高制导精度和终端速度,且能更好满足对机动目标的拦截需求。     

机动目标拦截末制导状态估计器的误差特性

 针对大机动目标拦截问题,分析了末制导阶段目标机动条件下状态估计器的误差特性。首先将目标机动输入未知时的状态估计器模型表示为一随机线性混合系统,当混合系统的模式跳变事件满足可观测性条件时,模式决策过程可等效为真实模式的延迟;随后推导了模式决策延迟条件下估计误差的动态方程与传递函数,并得到了一定误差要求下模式决策延迟的上界与目标机动模式逗留时间的下界;最后通过空空导弹拦截高速战机的典型实例验证了该理论分析的正确性。研究结果为设计此类线性混合系统估计器提供了理论依据。     

过载约束下的大机动目标协同拦截

研究了非线性拦截几何下具有过载约束的多枚弱机动能力的导弹拦截强机动能力的目标的协同拦截问题。首先，在建立导弹的可达域、导弹的可行域以及目标的逃逸域这3个概念的基础上提出了非线性拦截几何下的基于逃逸域覆盖的协同拦截策略，并提出了基于标准弹道的设计方法。然后，给出了协同拦截制导律的形式，研究了导弹的末制导初始阵位、制导律参数以及导弹对目标机动的覆盖区域这三者间的关系，并设计了数值求解算法来实现对多弹的覆盖区域的分配、协同制导律的设计以及多弹初始拦截阵位的配置。最后，对理论结果进行仿真。结果显示，多枚机动性较小的导弹，通过初始拦截阵位的合理配置和协同拦截制导律的合理设计，可以实现对机动性能较强的目标的协同拦截。     

自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律

针对机动目标的末制导拦截问题，设计了一种带终端角度约束的有限时间收敛终端滑模制导律。首先，分析了现有非奇异终端滑模制导律存在的滑模面不能严格有限时间收敛的问题，进而构造了一种新型的非奇异终端滑模面。其次，设计了一种对目标机动上界的自适应估计，提出了一种自适应严格收敛非奇异终端滑模制导律的设计方法。最后，基于Lyapunov稳定性理论，证明了设计的制导律能够使得制导系统在有限时间内收敛到零，并且保证了滑模面在收敛过程中不存在非收敛因子，是严格有限时间收敛的。仿真实验验证了该制导律能够有效地拦截机动目标，同时和与现有的非奇异终端滑模制导律以及基于转换滑模面的非奇异制导律相比，拦截时间更短，终端攻击角度精度更高，导弹机动消耗的能量更少。     

State Estimation and Divergence Analysis

A growing memory discrete dynamic model for performing temporal extrapolations along a predetermined path in a random field is presented. This dynamic model is used to drive a linear system that is itself driven by discrete white noise. The coupled system is used to derive a state estimation scheme that recursively processes noisy measurements of the system. In addition, using the aforementioned dynamic model as a reference (truth) model, the authors develop a covariance analysis to measure the estimation errors that occur when the dynamics along the path through the field are modeled as a Markov linear model and state estimation is performed using discrete Kalman filtering. The performance evaluation of an inertial navigation system influenced by the Earth's gravity field aboard a maneuvering ship is provided as a specific illustrative example.     

Optimal guidance of extended trajectory shaping

To control missile＇s miss distance as well as terminal impact angle, by involving the timeto-go-nth power in the cost function, an extended optimal guidance law against a constant maneuvering target or a stationary target is proposed using the linear quadratic optimal control theory.An extended trajectory shaping guidance（ETSG） law is then proposed under the assumption that the missile-target relative velocity is constant and the line of sight angle is small. For a lag-free ETSG system, closed-form solutions for the missile＇s acceleration command are derived by the method of Schwartz inequality and linear simulations are performed to verify the closed-form results. Normalized adjoint systems for miss distance and terminal impact angle error are presented independently for stationary targets and constant maneuvering targets, respectively. Detailed discussions about the terminal misses and impact angle errors induced by terminal impact angle constraint, initial heading error, seeker zero position errors and target maneuvering, are performed.     

Optimal predictive sliding-mode guidance law for intercepting near-space hypersonic maneuvering target

The design of optimal guidance law for intercepting a near-space hypersonic maneuvering target with bounded inputs is considered. Firstly, a maneuvering model for near-space hypersonic aircraft is given. Then, the aircraft acceleration prediction can be obtained using this model with two neural networks. By using the target acceleration prediction, which is taken into account when calculating the Zero Effort Miss(ZEM), an optimal sliding-mode guidance law is proposed to fulfill the guidance task...     

现实真比例导引拦截任意机动目标捕获区域

主动机动突防技术的发展给大气层外动能拦截带来了严重困难。假设目标机动加速度方向垂直于弹目视线、形式任意且有界，分析了用于大气层外拦截制导的现实真比例导引律（RTPN）对该任意机动目标的捕获区域。首先在考虑拦截器存在机动过载饱和限制的情况下，推导了比例导引系数的选择范围，可使RTPN的制导指令加速度在拦截过程中不超过拦截器饱和过载；其次基于不等式分析方法，在不考虑拦截器过载限制时，推导了RTPN对任意机动目标的捕获区域；然后结合拦截器机动过载限制，推导了RTPN对任意机动目标的更加实用的捕获区域；最后通过数值仿真算例，验证了所提出的理论。