机动反面导弹拦截随机分析

在弹道导弹防御和海上防御作战中，对机动反面导弹的拦截可表述为一个信息欠缺、零和（一 方得益，另一方受损）和追逃为其特点的博奕问题。在这场博奕中，逃逸导弹受到强制约束。假如来袭导弹的有关信息掌握得很全面，但仍未获得成功的防空拦截效果，那只能说明此类信息完备型博奕问题的解是采取混合战略。盲眼反面导弹在设计上具有按照随机机动指令序列进行机动飞机的性能。拦截导弹的制导规律包含有一个偏差，它可以部分补偿在获得令人满意的决定性拦截效果方面存在的能力不足，并得到拦截成功的非零概率。此外，该防御系统必须适时发射拦截导弹，即于来袭之面导弹的随机选定初始段开始发射。本文还就对作为上述作战背景情况下的诸参数的一个函数－拦截导弹成功概率进行评估的新技术作了介绍。     

洲际助推-滑翔导弹全程突防弹道优化

分析了考虑路径点、勿入区域、天基激光武器与拦截导弹杀伤区等实际问题的洲际助推-滑翔导弹全程突防弹道,给出了弹道分段准则。建立了三自由度运动模型、推力模型、气动模型与气动热模型。针对其弹道优化问题,在同时考虑级间分离、跨声速区、控制、动压、法向过载、热率、壁温、路径点、勿入区域、天基激光武器与拦截导弹杀伤区内机动等约束条件下,建立了全程突防弹道的多约束多阶段弹道优化模型。利用直接打靶法,将此最优控制模型转化为非线性规划问题,并采用序列二次规划算法进行解算。结果表明,文中研究方法适合于解决洲际助推-滑翔导弹全程突防弹道优化问题,所得最优弹道更有利于满足实际作战需求。     

美国第八次导弹拦截试验失败,布什仍下令部署NMD系统

２００２年１２月１１日，美国“国家导弹防御”（NMD）系统进行了第八次导弹拦截试验。美国东部时间１２月１１日，从加利福尼亚州范登堡空军基地发射了一枚改进型“民兵”２洲际弹道导弹，它带有模拟弹头和３个气球诱饵。２０分钟后，一枚陆基拦截导弹从加州以西２８８０km、距范登堡７６８０km的南太平洋马绍尔群岛的夸贾林导弹靶场发射升空，以２４１００km／h的飞行速度对“民兵”实施拦截。“民兵”２导弹释放了模拟弹头，其诱饵气球也完全成为一个长２m左右的完整气球。按试验预想，地基拦截导弹要进入“民兵”２导弹２２０km高度…     

美国国家导弹防御系统部署计划受挫

美国东部时间2004年12月15日12时45分，美国国家导弹防御系统(NMD)进行了第九次拦截试验，因拦截导弹出现异常而失败。两天后，美国军方宣布推迟启用国家导弹防御系统，这意味着布什政府的弹道导弹防御计划受挫。国家导弹防御系统第九次拦截试验是自2002年12月以来进行的第一次全系统飞行试验．也是一次接近实战的拦截试验．目的是通过测量陆基拦截导弹的相关飞行数据，评估外大气层杀伤飞行器(EKV)和固体火箭助推器的技术性能。     

舰空导弹拦截机动目标仿真试验分析

建立了舰空导弹反导拦截模型和靶弹蛇行机动突防弹道模型,通过仿真的方法研究了舰空导弹对"蛇行"机动突防靶弹拦截脱靶量,为靶场舰空导弹试验方案设计提供参考。     

一种非线性最优导弹制导律

以质点飞行器的非线性运动方程为基础，研究了导弹拦截目标问题。运用线化变换理论和线性二次型微分对策理论，导出了导弹和目标的最优控制策略，对导弹最优策略进行了综合分析，给出了一种可以实时实现的最优制导律。并以某型中远程地－空导弹的气动数据和数学模型为基础，进行了全弹道拦截数字仿真，仿真结果表明：该制导律在减少终端脱靶量方面比空间比例导引的效果好。     

滚转弹道导弹运动规律与控制研究综述

弹道导弹主动段滚转,是可有效地突防主动段激光拦截的技术之一.但弹体的持续性滚转会引起耦合等效应,使导弹的动力学和控制特性变得复杂,并会对采用捷联惯导方案导弹的落点精度造成较大影响.为实现有效突防、及对作战目标的精确打击,需要对滚转弹道导弹的运动特性、制导、姿控系统设计,及落点散布规律进行研究.本文对滚转导弹做了简要介绍...     

带有引诱角色的有限时间协同制导方法

为实现高价值飞行器的有效突防，采用突防飞行器携带一枚防御器的协同突防方案，在突防器作为引诱角色的情况下，基于有限时间控制理论提出了一种带有拦截角约束的协同制导方法。基于飞行器相对运动学方程和一阶动力学特性，建立了带有拦截角约束的协同反拦截模型；用度量矩阵刻画系统有限时间输入输出动态品质，基于微分线性矩阵不等式给出了有限时间状态反馈控制器设计方法。数学仿真表明，该方法能够确保防御器在有限时间内以预置的拦截角有效拦截对方拦截器；在突防器进行引诱配合的情况下，协同突防方案能够大幅节省防御器需用加速度，验证了协同制导方法的有效性；同时，所提制导方法在不同拦截角度和初始发射条件下都能达到较好的控制效果，表现出较强的鲁棒性。     

机动弹头中段突防姿态的搜索算法研究

针对弹道导弹在大气层外的机动突防问题,建立了攻防对抗双方的六自由度动力学和运动学模型;研究拦截弹的导引律,对比例导引加以改进,用卡尔曼滤波估计视线角和方位角的变化率估算敌方的飞行信息;研究了机动弹头的智能规避策略,主要对如何确定机动方向展开研究,基于使EKV过载最大化的原则,提出了一种姿态搜索算法.经仿真验证,该算法提高了规避策略的自适应性和鲁棒性,对于增大脱靶量、提高导弹突防概率效果显著.     

微分对策制导规律与改进的比例导引制导视规律性能比较

本文根据现代战争敌我双方对抗格局，提出了防空导弹拦截高速大机动目标，采用微分对策强迫奇异摄动方法零阶组合反馈解析解制导规律。这种制导规律只需要导弹和目标的位置、状态变量和法向过载的测量量，易于弹上实时实现。为了证明该制导规律的良好性能，文中给出了另一种改进的比例导引制导规律，并以某防空导弹为研究背景，对两种制导规律的性能进行了比较。结果表明微分对策制导规律的弹道参数特性比改进的比例导引制导规律好得多。     

多弹最优协同诱导突防制导律

针对多弹协同突防问题提出了一种最优协同诱导突防制导律，基于诱导碰撞策略实现有效突防。首先构建了多弹协同对抗非线性模型，并基于零控脱靶量和零控碰撞角进行线性化。然后考虑拦截弹和进攻弹均为二阶驾驶仪动力学特性条件下，将各拦截弹碰撞距离和拦截弹碰撞角扩展到状态方程中，并利用状态转移矩阵降低状态方程维度。在此基础上,设计包含碰撞角约束的快收敛扩展性能指标函数，采用碰撞时间匹配策略推导出多弹最优协同诱导解析制导律的一般形式，并给出2枚进攻弹对2枚拦截弹典型场景下的突防制导律。最后通过典型场景仿真验证了最优协同诱导突防制导律的有效性。     

空间烟云对抗MKV末制导系统有效性分析

美国导弹防御系统中多杀伤拦截技术的发展,使得基于假目标的中段突防措施的有效性得到削弱,基于此,提出采用空间烟云进行中段突防的技术设想。在分析MKV工作原理及过程的基础上,讨论了空间烟云对MKV末制导系统干扰的有效性,结果表明,空间烟云具有有效干扰MKV末制导系统探测与识别的能力。     

一种高效的双诱饵质心干扰方法研究

随着现代导弹技术的发展,末制导方式已趋于多样化,这对传统质心干扰方法提出了严峻的挑战.针对这一问题,在分析新型反舰导弹的制导方式及其特点的基础上,阐述了传统质心干扰方式存在的缺陷,提出了一种能够有效地对多种制导方式进行干扰的双诱饵质心干扰方案.对此方案进行了分析,建立了其干扰空域和时域效能的数学模型,并对干扰效果进行了仿真和评估.     

考虑侧窗约束的模型预测静态规划末制导方法

针对红外导引头侧窗探测模式下,非对称视场约束造成末制导阶段目标易丢失的问题，提出一种考虑侧窗约束的模型预测静态规划末制导方法。首先，基于体视线坐标系建立三维相对运动模型，得到不依赖于“小攻角”假设的准确模型。在处理无过程约束问题的模型预测静态规划方法基础上，引入松弛变量与虚拟控制量，设计出考虑侧窗视场约束的末制导算法。为了进一步降低末制导算法对初始猜测轨迹的依赖性，提高适应性与计算效率，提出逐步增加约束条件的计算策略。仿真结果表明，该方法在末制导过程中满足侧窗约束，相比于凸优化方法，优化变量减少，计算速度更快；相比于基于障碍李雅普诺夫函数的末制导律，能够满足侧窗约束，同时能适应不同的初始条件。     

大气层外多拦截器协同跟踪与制导算法

针对大气层外多弹头多诱饵的进攻场景，采用多拦截器全拦截策略，提出了带故障诊断的协同跟踪算法、时间协同中制导律以及消除脱靶量的末制导律。首先，基于最小二乘算法以及误差传播理论，实现了局部信息融合以及测量方程的线性化，简化了非线性跟踪滤波算法的设计；并依托滤波算法，设计了传感器故障诊断算法，以排除其对跟踪效果的影响。然后，基于对拦截器和目标受力的合理简化，给出了相对运动解析解，设计了有限推力下的多拦截器时间协同中制导律以及末制导律，实现对多个目标的同时击毁。仿真结果显示，本文设计的协同跟踪与制导算法，可以有效估计目标的状态并排除故障传感器的干扰，实施对多个目标的时间协同拦截。     

攻击固定目标的飞行器制导控制一体化设计

对于攻击地面固定目标的飞行器,提出一种非线性制导律和控制方法。制导和控制一体化的设计方法充分考虑了制导和控制回路的不确定性和未建模动态。对于系统的非匹配不确定的特点,设计了特殊的终端滑模切换面和相应的控制策略,使得系统在有限时间内收敛到终端滑模面。分析表明滑模控制器保证了闭环系统的稳定性。数学仿真验证了此方法的有效性。     

超音速反舰导弹人在回路的电视末制导系统仿真分析研究

基于操控员和超音速反舰导弹随机鲁棒自动驾驶仪数学模型,建立反舰导弹人在回路的电视末制导仿真分析系统,并对某型超音速反舰导弹电视末制导系统进行了仿真分析研究,给出在反舰导弹导引回路中人对制导精度起主要影响作用的分析结果。     

一种不依赖剩余时间估计的巡航导弹多约束制导律

针对巡航导弹末段多约束精确打击问题,提出了一种不依赖剩余时间估计的攻击角度/时间制导律。推导了航向弹目相对运动关系,设计了一种基于附加航向角设计的时间约束制导律,通过对时间增益系数的设计和优化,实现附加航向角的调节,可使实际飞行时间向期望时间快速收敛;在此基础上,将角度约束制导律与时间约束制导律相结合,得到了一种角度/时间约束制导律。该制导律不依赖于剩余时间估计,进而实现多约束条件下航向轨迹自适应调整;通过求解偏置导引律闭环轨迹分析得到轨迹收敛条件,给出满足角度/时间约束制导律的显式收敛条件。最后通过数学仿真验证了本文提出的航向多约束制导律可满足时间和角度等多约束条件且具有快速收敛特性。     

基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法

针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气动力与非凸质量约束转化为线性时变剖面,完成问题凸化;进一步基于hp flipped Radau伪谱法对问题进行离散化处理,将最优控制问题转化为参数优化问题,进而采用原-对偶内点法求解;最后,为进一步减少燃料消耗,提升经济效益,考虑最优终端时间难以在线确定的问题,结合解析推导与二次插值法,设计了最优终端时间快速估计策略。仿真结果表明所设计的轨迹优化算法最优终端时间估计速度快,收敛性能良好,具有较高的精度和计算效率,具备在线应用的潜力。