弹载中制导计算机设计方法研究

弹载中制导计算机是弹载中制导系统的核心部件,从弹载计算机体系结构和主要技术两个方面对弹载中制导计算机的设计方法进行了初步研究。结合导弹制导体制和制导系统配置模式对弹载中制导计算机体系结构进行了总结、归类,并从处理器、存储器选型、总线技术、电源设计等几个方面讨论了弹载计算机的主要设计方法。最后给出了一个弹载制导一体化计算机设计的工程实例。     

美国海军空战中心武器分部近日试验新的导弹技术

美国海军空战中心武器分部近日在加州中国湖完成了用目前世界上最小的"发射后不管"精确制导导弹攻击移动目标的试验,验证了该弹截获、跟踪和攻击移动目标的能力。试验时"长钉"导弹成功跟踪并命中了750m外以48km/h速度机动的目标。 "长钉"导弹是目前世界上最小的导弹,弹长约0.635m,弹径为56.25mm,重量仅为2.4kg,而且是唯一一种采用光学成像制导的导弹。该弹可能会装备小型无人机,但还必须对包括地面武器控制站、射频数据链、无人机载武器     

大量程MEMS陀螺仪在高速旋转导弹上的应用

弹旋频率是影响旋转导弹制导精度的主要因素之一.本文提出了一种弹旋频率测量用大量程MEMS陀螺仪技术方案,开展了大量程MEMS陀螺仪在旋转导弹上的应用研究,解决了大量程MEMS陀螺仪在偏心安装、较大力学环境下提高测量精度等问题,通过了飞行试验验证,实现了旋转导弹弹旋频率的精确测量.     

BP神经网络制导弹道导弹的诸元数据制备方法

采用BP神经网络逼近算法,推导、建立了预定关机点及落点坐标与需要速度间的映射关系,并装订上弹,使关机点附近对应的每一个位置都能够映射出相应的需要速度矢量,利用闭路制导关机及导引方法对导弹实施控制。提出了基于BP神经网络制导的数据制备方法,将大量的弹道数据改为以神经网络形式进行制备,有效地缩小了数据存储空间及弹载计算机的计算时间。仿真结果表明,基于BP神经网路的制导方法能够大大提高导弹的制导精度,相应的诸元数据制备方法能够准确地实现神经网络在弹上的映射功能,为该制导方法在弹上的应用奠定了基础。     

带空间协同的多导弹时间协同制导律

针对多导弹在平面内从期望的弹目视线（LOS）相对方向同时击中固定目标问题,提出了一种带空间协同的多导弹时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程,建立了带空间协同的多导弹时间协同制导模型;基于多智能体协同控制理论,在视线方向设计了分布式时间协同制导律,可保证所有导弹的打击时刻在有限时间内达到一致,在视线法向方向设计了分布式空间协同制导律,可保证所有导弹的相对视线角在有限时间内收敛到期望值;最后,通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从期望的弹目视线相对方向同时击中目标。     

多导弹协同制导研究综述

综述了多弹协同制导领域的主要研究成果和国内外的最新进展,简述了其发展历程。鉴于现有的协同制导研究成果绝大多数主要涉及时间协同问题,而且开环的时间协同制导律已经得到了很好的综述,因此重点综述了闭环的时间协同制导律。按照协同制导架构,多弹时间协同制导可划分为双层协同制导架构和"领弹-从弹"协同制导架构;按照导弹间通信的拓扑结构还可分为集中式和分布式。首先综述了两种协同制导架构,即双层协同制导架构和"领弹-从弹"协同制导架构,并对这两种架构进行了讨论和比较;其次分别综述了集中式和分布式多导弹协同制导的研究成果,分析了这些多导弹协同制导方法的优缺点,并对该研究领域的重要发展方向进行了展望。     

三维空间内导弹弹着角可控制导律

针对导弹飞行末端弹着角度变化特点,采用最优控制理论,探索控制导弹末端弹着角度的方法。研究了三维空间下的弹着角度可控制导律。对俯冲平面和水平平面,分别运用最优控制理论中的极大值原理及求解Riccati方程的方法给出了两种形式的制导律。通过对两个平面及多枚导弹不同条件下的飞行数据仿真,可以看出这种制导律应用于控制导弹以期望的弹着角度攻击目标时的有效性和可行性。     

防空导弹任务规划与协同控制技术研究

针对防空导弹拦截群目标的任务需求，提出了多弹协同作战框架。考虑到实际拦截过程中弹目相对速度和角度较大的问题，建立了导弹拦截目标的能力预测模型，以确保分配结果处于导弹攻击能力范围内，并采用了改进的粒子群优化算法进行任务分配。然后为了兼顾协同制导和命中精度的要求，基于弹道成型和偏置比例导引的思想，结合一致性理论，设计了多弹时间/角度协同制导律。最后通过4枚导弹拦截3个目标的典型场景仿真，证明了方案的有效性。     

基于贝叶斯网络的末制导雷达模糊可靠性分析

弹载末制导雷达可靠性多含不确定性与模糊性因素影响,且其具有样本量小、可靠性高等特点,传统可靠性评估方法难以适用。提出了一种基于贝叶斯网络的模糊可靠性分析方法,以某型导弹末制导雷达系统的为具体研究对象,对其进行可靠性分析,验证了方法的有效性。     

领航跟随多导弹系统分布式协同制导

研究了具有领弹-从弹网络结构的多导弹分布式协同制导问题,首先运用代数图论和非线性系统一致性理论,分析了导弹局部通信拓扑与领弹-从弹网络化分布式协同制导系统性能之间的关系,进而设计了一类分布式的多弹协同制导律.该分布式协同制导可使领弹和从弹同时到达目标,且各相邻导弹间仅传输各自的可测状态信息,算法具有较低的通信代价和较好的可扩展性.最后给出了相关数值仿真算例,仿真结果验证了相关控制算法的有效性.     

远程空空导弹中制导策略的分析和评估

研究了远程空空导弹中制导策略的分析和评估问题。为了综合改善中制导策略在纵向和侧向平面内的飞行性能、提高评估结果的可信性和全面性,提出了一种基于最优控制理论的混合中制导策略,重点对中制导策略的飞行性能和作战性能两个方面进行了综合的评估。结果表明,所设计的中制导策略具有更广的射程范围和最大的攻击区、更短的飞行时间和更大的末端能量。     

Empirical virtual sliding target guidance law design: an aerodynamic approach

We present a novel empirical virtual sliding target (VST) guidance law for the midcourse phase of a long range surface-to-air missile that uses the simplicity of the conventional proportional navigation (PN) guidance law while exploiting the aerodynamic characteristics of a missile's flight through the atmosphere to enable the missile to achieve superior performance than that achieved by conventional PN guidance laws. The missile trajectory emulates the trajectory of an optimal control based guidance law formulated on a realistic aerodynamic model of the missile-target engagement. The trajectory of the missile is controlled by controlling the speed of a virtual target that slides towards a predicted intercept point during the midcourse phase. Several sliding schemes, both linear and nonlinear, are proposed and the effect of the variation of the sliding parameters, which control the sliding speed of the virtual target, on the missile performance, are examined through extensive simulations that take into account the atmospheric characteristics as well as limitations on the missile in terms of the energy available and lateral acceleration limits. Launch envelopes for these sliding schemes for approaching and receding targets are also obtained. These results amply demonstrate the superiority of the proposed guidance law over the conventional PN law.     

一种利于交班的舰空导弹最优中制导律设计

针对舰空导弹超视距拦截低空飞行目标问题,在复合制导的中制导段,建立了导弹拦截目标的相对运动模型,依据制导平台无线电指令修正信息,考虑舰空导弹拦截低空目标时的飞行速度特性,给出了预测遭遇点的实时解算模型,并确定了利于中末制导交班的中制导终端约束条件。基于拦截预测遭遇点,引入伪控制量的概念,应用线性二次型最优控制理论,设计了一种基于拦截预测遭遇点的利于制导交班的最优中制导律,仿真结果验证了预测遭遇点实时解算模型和最优中制导律的正确性与有效性。     

复合制导空空导弹截获目标概率研究

中远程空空导弹普遍采用中制导加末制导的复合制导体制,在中末制导交接段,导弹截获目标的概率(TAP)是一个重要的设计指标。建立了一种工程上实用的截获概率计算数学模型,研究了影响截获概率的5种主要误差源及其计算公式,并给出了一条典型弹道的截获概率计算结果。该方法特别适用于研究不同误差源对截获概率的影响,可以在一次弹道计算中得到该条弹道的截获概率。     

反舰导弹中/末制导交班点目标捕捉方法研究

为了提高对目标的捕捉概率,研究了反舰导弹中末制导交班点的选择问题。首先对中制导的散布概率区和目标的散布概率区建模,并得出反映中/末制导交班点捕捉概率大小的目标函数;在此基础上,利用遗传算法对该目标函数寻优,得出反舰导弹的最佳交班时刻和交班状态。全弹道数字仿真验证了该方法可有效地提高一类反舰导弹的捕捉概率。     

一种弹目遭遇点预测方法

为充分利用舰空导弹中制导段所获信息并减小导弹中制导段的弹道曲率,给出一种弹目预测遭遇点的解算方法,并据此设计比例导引制导律。在初始发射坐标系中,假设目标由当前位置以当前速度大小沿当前速度方向匀速运动至遭遇点,导弹由当前位置以当前速度大小按照一定的导引规律匀速运动至遭遇点。在该假设条件下,导弹到达遭遇点的总航路大小一方面...     

一种变结构自适应中制导律设计

应用广义预测拦截点的概念,基于变结构自适应理论,以相对速度偏角为滑模面,设计了一种新颖实用的变结构自适应中制导律并进行了仿真分析,结果显示导弹各项指标均很好地满足要求,验证了该中制导律的可行性与有效性。     

Design of optimal midcourse guidance sliding-mode control for missiles with TVC

This work discusses a nonlinear midcourse missile controller with thrust vector control (TVC) inputs for the interception of a theater ballistic missile, including autopilot system and guidance system. First, a three degree-of-freedom (DOF) optimal midcourse guidance law is designed to minimize the control effort and the distance between the missile and the target. Then, converting the acceleration command from guidance law into attitude command, a quaternion-based sliding-mode attitude controller is proposed to track the attitude command and to cope with the effects from variations of missile's inertia, aerodynamic force, and wind gusts. The exponential stability of the overall system is thoroughly analyzed via Lyapunov stability theory. Extensive simulations are conducted to validate the effectiveness of the proposed guidance law and the associated TVC.     

超声速拦射导弹的一种预测变结构中制导律

针对攻击超声速大机动目标的超声速拦射导弹的中制导律设计问题,基于变结构控制理论并结合预测导引的思想提出一种预测变结构中制导律。该制导律能够零化导弹速度前置角,交班时过载较小,从而很好地满足中末交班要求。通过调节预测步长,在目标作大机动的情况下,既能保证中末交班时几乎为零的导弹速度前置角,又能有效地减小交班时导弹法向过载。最后在Matlab/Simulink环境下对攻击超声速蛇形机动目标进行了仿真,仿真结果表明了所设计的制导律的正确性和攻击超声速大机动目标的有效性。     

GPS/INS integration on the Standoff Land Attack Missile (SLAM)

The Standoff Land Attack Missile (SLAM) is a worldwide, all-weather, precision-strike weapon system deployed from carrier-based aircraft. In the primary mode of operation, target location and other mission data are generated from intelligence sources available on the aircraft carrier and loaded into the missile prior to aircraft takeoff. After missile launch, the SLAM inertial navigation system (INS) guides the missile along the planned trajectory. Updating the missile INS from the Global Positioning System (GPS) during flight provides precise midcourse navigation and enhances target acquisition by accurate, on-target pointing of the SLAM Maverick seeker. The GPS/INS avionics and software integration used for SLAM are described in detail, along with some of the design tradeoffs that led to the approach. The avionics configuration integrates the Harpoon midcourse guidance unit, which includes a strapdown inertial sensor package and digital processor, with a Rockwell-Collins single-channel, sequential GPS receiver processor unit (RPU), a derivative of the GPS phase-III user equipment. In addition to the GPS receiver elements the RPU contains the navigation processor, which executes the SLAM navigation, Kalman filter algorithms, and other guidance algorithms including seeker pointing. Flight-test results of the SLAM GPS-aided INS are also included