卫星星座的空域覆盖性能计算模型

空域覆盖性能计算是星座覆盖性能分析的重要组成部分。分析了星座的关注区域,参考美国的SMTS系统,归纳了空域覆盖性能的主要影响因素;提出了Walker—delta星座最小覆盖重复周期的简化计算,以及基于最小覆盖重复周期内的经纬度覆盖等效性,这两方面可为空域覆盖性能计算中的仿真时间界定和空间采点提供依据;最后举例详细阐明了星座空域覆盖性能的基本特征．并基于此得出星座空域覆盖性能的评价角度,以此作为星座空域覆盖特性的本质表现。     

基于搜索空间变换和序优化的预警星座设计

高轨预警星座由若干颗地球静止轨道卫星和大椭圆轨道卫星组成,星座优化的目标是满足重点监视区域的覆盖和提高覆盖区域的定位精度。对于覆盖性优化,根据多个监视区域的威胁等级,星座系统需要提供不同的覆盖重数;对于定位精度优化,系统在立体观测和单星观测情况下存在很大差异。因此高轨预警星座优化是一个复杂多区域多目标优化问题。针对以上难点,提出了多层次多目标优化模型,可以较完整合理地描述预警星座优化问题;在优化模型求解方面,将优化计算分为覆盖性优化和定位精度优化两个环节;在覆盖性优化环节,提出了基于搜索空间变换的覆盖性快速优化方法,提高了Pareto最优解的计算速度和准确性。在定位精度优化环节,采用序优化方法进一步缩短优化时间。仿真试验表明,该方法可设计出满足预警任务需求的星座,且优化耗时在1 min以内,能有效地缩短预警星座优化时间。     

基于自适应连续蚁群算法的卫星星座设计(英文)

蚁群算法是一种解决多变量问题的新型启发式仿生算法。本文分析了卫星对地面的覆盖条件,提出用——/(n 1)重覆盖率来评价星座的覆盖性能,建立了以覆盖性能为目标函数的卫星星座参数优化模型。采用蚁群算法对卫星星座参数进行优化,为星座优化问题提供了一种新方法。在连续蚁群算法的基础上对算法进行改进,提出蚂蚁种群数量的自适应准则,有效的提高了搜索范围与收敛速度。通过仿真表明,与其他方法相比,蚁群算法在星座参数优化有着明显的效率。     

一种近地回归轨道区域性覆盖星座设计

应用近地回归轨道对我国的国土进行区域覆盖星座设计,设计采用倾角为41°、高度为1201.88km的δ星座,通过对几种可能轨道参数的分析对比,对其覆盖性能进行了仿真分析,找到了满足覆盖要求的星座轨道参数。     

基于CMAC神经网络的BTT导弹模型跟踪控制

提出一种ＢＴＴ导弹模型跟踪控制系统的参考模型设计新方法。在此基础上,设计了一种非线性模型跟踪控制律,并将ＣＭＡＣ神经网络用于ＢＴＴ导弹系统的鲁棒自适应模型跟踪控制,使具有不确定性的实际系统获得要求的跟踪性能。该方法适合于控制导弹作全空域飞行。仿真结果进一步验证了该方法的正确与有效。     

BTT导弹的神经网络自适应反馈线性化控制

提出基于反馈线性化理论的BTT导弹自动驾驶仪设计方法。并提出由俯仰过载命令产生攻角命令的方法。应用CMAC神经网络构成一种自适应反馈线性化方案,使具有不确定性的实际系统获得要求的跟踪性能。闭环系统的稳定性由李雅普诺夫稳定性理论得到保证。该方法适合于控制导弹作全空域飞行。     

自由段弹道目标跟踪算法在工程中的应用

在对弹道目标跟踪预警的工程实践中,雷达系统对目标运动的信息处理速度尤为重要,因而,文章选取自适应跟踪模型与卡尔曼滤波相结合的方法解决自由段弹道目标的跟踪问题,并与扩展卡尔曼跟踪算法做了对比分析。仿真显示,2种滤波方式分别与自适应跟踪模型相结合后,卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波跟踪性能相差不大,但其算法简单、运算时间短,可以较好满足自由段弹道目标跟踪的工程需求。     

视函数法分析卫星覆盖研究

通过所建立的视函数法,得到了星座中每一颗卫星对地面的覆盖区和间隙区出现的时刻,各覆盖区和间隙区的长度、最大间隙出现的时刻等覆盖的详细信息;讨论了星座的覆盖性能指标,并建立了各项覆盖性能指标的计算方法。最后,对ＧＰＳ星座的覆盖性能进行了数值仿真,给出了ＧＰＳ星座的视函数图,并得到了ＧＰＳ星座在不同纬度的覆盖性能。     

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。     

柔性空域结构下连续下降航迹多目标优化

连续下降运行（CDO）是基于航迹运行（TBO）概念的重要组成,对于减少机场终端区燃油消耗和环境影响具有显著效果。简洁、高效和灵活的进场空域,以及高度自动的无冲突节能轨迹规划,是实现高密度终端区连续下降运行的核心要素。设计了一种融合Point Merge理念的新型倒皇冠形进场空域（ICSAA）,规范了新型空域内航空器运行程序,建立了以燃油消耗和飞行时间最小为目标的连续下降进近无冲突四维轨迹优化模型,并选用基于精英保留策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行高效求解。论证了新型柔性空域下连续下降运行轨迹优化具备复杂高密度场景预战术和战术运行性能,对于飞行效率、经济性和空域容量提升具有显著效果,为促进繁忙机场全时段连续下降运行的推广应用提供新视角和新方法。     

低地轨道小卫星星座优化问题研究

以低地轨道小卫星星座为研究对象，着重从星座覆盖性能考虑出发，详细阐述了局部覆盖小卫星星座优化设计的一般方法与思路。针对某一类型任务对两轨道面和三轨道面星座进行了优化设计，阐述了在一定约束条件下星座优化设计的关键因素以及不同轨道面数目下星座优化的特点，并进行了仿真分析。结果表明提供的优化模型对小卫星星座设计具有理论意义和实用价值。     

未来空战全域火力场研究

分析了未来穿透性制空（PCA）空战的发展趋势和制胜关键,针对PCA全平台隐身和分布式杀伤两大显著特征,首先,基于“以目标为中心”和“以载机为中心”2种全向攻击火控模式的有机融合和优势互补,在贯穿导弹射前、射后,覆盖多机、多弹、多目标的全时空域框架下,提出了从全局多层次视角反映协同空战多火力节点的动态和综合杀伤性能的穿透性制空全域火力场概念和设计原理,重新定义了基于截获概率及其全概率公式的空空导弹时变杀伤性能模型,并依此建立了单机火力场模型和双机火力场聚合模型;其次,通过引入场理论的“梯度、散度和旋度”3个度量指标,分别建立了火力场的空间分布、作用范围和偏转变化特性表征模型,并进行了相应的火力场仿真与特性分析;最后,初步探索了将全域火力场应用于全向攻击观察-判断-决策-行动（OODA）闭环的火控瞄准与操纵、单机隐身穿透掠袭式和双机编组协同攻击2种典型空战战术等场景的情况,证明了这一新质火控原理具备很好的技术优势和应用潜力。上述研究工作对于充分发挥新式武器装备性能,有效提高载机自由攻击和自由脱离能力,提升空战效能具有重要的作用;同时,可为将来空战分布式杀伤网的敏捷构建、杀伤链的动态组合和新...     

基于空域特性的低空空域雷达目标检测

为实现基于非相参雷达的低空空域监视,提出一种基于空域特性的杂波抑制算法,通过构造"最优分类面"来区分复杂低空空域雷达图像中的小弱目标和杂波,极大改善了非相参雷达的低空探测能力。首先,采用背景差分与固定阈值分割建立前景和背景统计模型。然后,基于该模型提取空域特性,建立马尔可夫随机场模型,从而自适应地调节"最优分类面"中的阈值。前景模型数据反映了待检测像素的聚集程度,背景模型数据反映了其相对位置。将本算法分别应用于X波段和S波段航海雷达获取的图像序列。检测结果表明:本算法在检测到低空空域小弱目标的同时,能够将虚警率保持在较低的水平,优于恒虚警检测等经典算法。最后,将本算法与已经实现的目标跟踪算法相结合,实现了一整套完整的低空空域雷达目标检测与跟踪算法。     

基于多目标粒子群算法的导航星座优化设计

导航星座的设计涉及诸多优化变量的选取,优化设计的目的是选取合适的优化变量使导航星座最大程度地满足人们需求。提出了将导航性能和卫星生产成本作为目标对导航星座进行多目标优化设计的研究方案,导航星座基本构型为中轨道(MEO)与地球静止轨道(GEO)卫星组成的混合星座,MEO卫星用于全球导航,GEO卫星用于增强星座对中国及周边地区的导航性能。探讨了MEO和GEO的轨道设计思路。阐述了星座导航性能与卫星生产成本的计算方法,并选取定位精度因子(PDOP)作为导航性能指标。介绍了基本粒子群算法和多目标优化的概念,提出了改进的多目标粒子群算法(MOPSO),给出了该算法的计算步骤和测试结果。讨论了导航星座多目标优化设计的数学模型,列举了优化设计变量的定义域,采用MOPSO算法对导航星座进行了多目标优化设计,通过分析优化设计结果,说明了导航星座多目标优化设计方案的可行性。     

LEO移动通信星座的网络综合连通度研究

 为了研究通信星座服务区域内不同地面用户之间的通信连通情况,提出了网络综合连通度(DCNC)的概念.作为服务可用性(AoS)的重要内容,网络综合连通度应该成为通信系统的一项重要性能评价指标,对系统的顶层设计起到主导作用.首先给出了星座网络综合连通度的相关定义,在此基础上基于星间链路约束和星座覆盖约束建立了LEO移动通信星座的网络综合连通度的评价模型.然后基于该模型,分别改变轨道高度和轨道倾角,就不同星座的网络综合连通度如何变化进行了仿真计算和分析.结果表明,二者都对星座的网络综合连通度有显著影响,适当减少轨道面数有利于改善网络综合连通度.最后研究了星座缺失卫星时不连通地面点的纬度分布情况,研究结论有助于在概念设计阶段对星座构型优化后的参数进行优选.     

多飞航导弹目标协同跟踪技术研究

针对多飞航导弹对目标协同跟踪精度较低的问题,提出了一种基于弹载雷达组网和GPS/INS组合导航的无偏不敏自适应融合跟踪算法。首先,通过领弹和攻击弹的优化布站,以有效提高多飞航导弹对目标的定位跟踪精度和突防能力;在时空协同的基础上,利用无偏不敏转换对各飞航导弹的目标量测进行预处理,以减小因旋转、平移和线性化误差所带来的影响;最后,结合统计双门限判决机制,利用自适应融合跟踪算法来有效实现多飞航导弹目标协同跟踪精度的提高。仿真结果表明,与现有的弹载雷达跟踪算法相比,该算法具有较高的定位跟踪精度。     

基于轨迹成型的攻击角度与时间控制

假定所成型的导弹飞行轨迹由圆弧段和直线段构成,直线段经过目标点且满足导弹末端攻击角度的要求,圆弧段起始于导弹初始位置且与直线段相切于待定的点,该点由指定的导弹攻击时间通过迭代算法得到。给出了可行的攻击时间范围。在轨迹成型的基础上,提出一种新的虚拟目标轨迹跟踪控制方法：在圆弧段提出一种前馈加反馈的复合控制方案,在直线段提出一种带角度控制的比例导引方案。该方法是一种几何方法,易于工程实施。仿真结果表明,该方法可以有效地同时对攻击角度与攻击时间进行控制。     

防空导弹攻击目标的红外成像特性分析

通过结合对目标的红外成像特性研究,首先阐述了在复杂背景条件下防空导弹对目标的红外成像寻的制导的组成和原理。然后详细分析了地面杂散背景的辐射和散射特征,综合分析了军用飞机被防空导弹攻击目标的红外辐射特性。在对复杂背景辐射特征和目标红外特性分析的基础上,给出了一组典型地表光谱辐射亮度曲线和太阳对地表的全波段辐射能流(辐照度)随时间的变化曲线;绘制出了红外成像导引头在整个红外波段内的探测效能曲线。分析结果对研究防空导弹红外成像导引头如何从复杂背景中将目标的典型特征信息提取出来并进行有效识别和跟踪奠定了基础。     

半捷联位标器稳定跟踪与弹体姿态一体化控制

半捷联位标器安装在弹体上,由于寄生回路的存在,使得位标器稳定跟踪控制回路和弹体姿态控制回路产生严重耦合,影响了位标器的稳定与跟踪。针对半捷联导引头稳定平台的稳定与跟踪问题,提出了一种半捷联位标器稳定跟踪控制与弹体姿态控制的一体化方法。基于反步控制原理设计了控制律,通过合理选择反馈增益可保证系统的稳定性与动态性能。最后对一体化设计与传统分离设计进行了仿真对比。仿真结果表明：考虑位标器稳定跟踪回路与导弹姿态回路耦合的一体化控制器,不仅能够保证弹体姿态控制系统快速响应,还可以提高位标器的稳定跟踪性能,并降低位标器跟踪不上高速目标的可能性。     

基于汇聚点观测的天基光学监视星座设计

针对地球静止轨道目标监视问题,提出了一种基于汇聚点观测的天基光学监视星座设计方法.研究分析了地球静止轨道目标分布特性,针对静止轨道目标在特定位置分布密度较大的特点,设计了监视星座对汇聚点区域进行重点观测的策略.分析了监视星座的轨道类型和传感器观测策略,提出采用太阳同步轨道设计监视星座和相应的汇聚点区域观测的方法.在满足对汇聚点观测要求及同步带重访周期为1d的条件下,对星座进行了设计.仿真结果表明：设计的4颗卫星组成的观测星座,对同步带目标的重访周期小于1d,24 h内的平均观测时间约为900 s,且能观测到更多的同步带目标.该方法可供工程应用参考.