基于双圆弧原理的协同制导律研究

为了突破舰艇配备的近程防御武器系统,反舰导弹需对攻击时间与攻击角度进行协同制导,以实施饱和攻击。文章基于双圆弧原理提出了一种多导弹攻击时间与攻击角度协同制导律。首先,采用双圆弧原理规划导弹的航路,将导弹导引到预定的攻击角度上。然后,根据待飞直线距离对待飞时间进行估算,求出预测时间误差,确定导弹按照特定的圆弧轨迹机动飞行的指令和机动飞行的时间,通过机动飞行来对时间误差进行补偿。最后,再利用所设计的导引律导引导弹攻击目标。     

带有攻击角度和攻击时间控制的三维制导

 在三维空间导引动力学与运动学模型的基础上,假设目标静止,而导弹本身以恒速运动,根据实际的攻击角度与设定的攻击角度误差,分析和设计了期望的视线（LOS）角运动学,基于李雅普诺夫稳定性理论设计了带有攻击角度控制的三维导弹导引律。为了对攻击时间进行预测与控制,假设导弹本身以恒速或者匀加/减速运动,先将导弹导引到预定的攻击角度上,根据待飞直线距离对待飞时间进行估算,再根据预测时间误差,确定导弹按照特定的圆弧轨迹机动飞行的指令和机动飞行的时间,通过机动飞行来对时间误差进行补偿,最后,再利用所设计的导引律攻击目标。给出了仿真结果。     

基于时间权函数的落角约束导引律中剩余时间的估计方法

带导弹落角约束的导引律求解需要已知导弹飞行剩余时间。针对弯曲弹道,一般的剩余时间估计方法精度较低,在假设导弹速度一定的前提下,采用n阶多项式函数近似表示剩余路径,给出了一种基于近似闭环轨迹的实用剩余时间估计方法。仿真结果表明,剩余时间估计精度平均提高了13倍以上,且计算量可以满足实时性要求。     

基于遭遇点预测的比例导引与多平台接力制导交接律设计

为实现舰艇编队的区域防空,要求舰空导弹具有超视距协同制导能力。针对这一问题,在比例导引剩余时间估计的基础上,给出了基于遭遇点预测的舰空导弹超视距比例导引制导方法。在多平台接力制导过程中,为避免由多种误差因素造成的导弹控制指令的突然变化,引进平滑因子,在给定时间内完成制导指令的平滑交接。仿真结果验证了设计方法的有效性。     

基于可变终端时间模型预测静态规划的制导律设计

为了实现导弹以期望落角击中目标,使毁伤程度达到最大,同时解决原始模型预测静态规划(MPSP)方法固定终端时间限制的问题,基于新型的MPSP扩展方法,提出了一种可变终端时间的三维非线性次优制导律。通过推导终端输出误差与终端时间误差和控制量误差之间的关系,并在目标函数中引入终端时间误差,建立了控制量误差和终端时间误差的静态优化框架。利用经典比例导引法得到初始猜测控制量,并采用新型MPSP方法对控制量迭代更新,直至满足一定的落角约束,同时使得控制能量最小。仿真结果表明,基于可变终端时间的MPSP制导方法能满足末端的位置与落角约束,优化控制量,同时具有计算效率较高的特点。     

用于安全预测的测速雷达系统

本文提出了一种设置在重要设施上的测速雷达安全预测系统，能有效地预报导弹对重要设施的航路捷径及其出现时间、从而及时地预报导弹对重要设施的威胁程度，及时作出判断，采取措施，避免不必要的损失。这套系统投入不多，但对保护象海上石油平台这种重要设施的安全却是有效的。文中给出了利用多项式拟合方法和用距离、距离变化率计算航路捷径及其出现时间的方法，在一定条件下，都是有效的。     

多架无人机的协同攻击航路规划

针对多架无人机协同攻击同一目标问题,提出了一种航路规划方法.首先根据已知的导弹、雷达等威胁的位置,通过Voronoi图建立初始进入航路,并利用B样条曲线修正初始航路产生无人机可飞航路,然后对多架无人机的航路进行协同修正以满足协同攻击要求.最后对无人机的退出航路规划进行了研究分析,并结合具体问题进行了仿真检验.     

采用飞行流模拟方法的ADS-B平行航路纵向安全间隔评估

利用ADS-B监视下的PBN平行航路能够提高空域资源使用效率功能,设计了基于现有雷达数据的平行航路飞行流模拟方法。利用飞行动力学模型,建立了考虑ADS-B监视信号更新周期的PBN平行航路纵向安全间隔评估模型,进行飞行流运行特性仿真并得到飞机对的潜在冲突次数,验证了监视信号扫描周期对飞行流整体碰撞风险的影响。该方法实现了在飞行流整体运行下对平行航路进行风险评估。     

基于滑动时间窗的飞行器航路动态优化方法

以改进型Dynapath算法为基础,运用预测控制原理,提出了一种基于滑动时间窗的航路动态优化算法。通过选择合适的数据窗口长度,在这个窗口时间内进行威胁建模,做出战场短期预测。随着时间的推移,规划窗口也相应地向前滑动。仿真结果表明,该方法实时运算数据量小,兼顾了全局航路动态最优化。     

一种航路4D航迹预测的方法

4D航迹预测是空管自动化系统中的一项核心技术,能够提高空域的利用率和安全性。为了在航路上快速准确的预测航空器的飞行轨迹,提出一种预测航路4D航迹的方法。首先利用Supermap制作航路网络,然后根据航空器的性能参数,推测各时间点的航空器位置,从而得到航路上航空器的飞行航迹,并通过实例进行了说明,为航迹预测提供一定参考。     

Recursive time-to-go estimation for homing guidance missiles

This paper addresses the problem of computing accurate time-to-go estimates, which is an important issue in implementing various optimal guidance laws developed for missiles of time-varying velocity. A recursive time-to-go computation method which updates the time-to-go in a noniterative way is presented. The recursive method includes an error compensation feature which explicitly computes the time-to-go error produced by nonzero initial heading errors. The proposed method is simple and straightforward to implement for any missile velocity profiles. Various numerical examples show that the proposed method works effectively for optimal guidance laws as well as proportional navigation and augmented proportional navigation     

Guidance law with impact time and impact angle constraints

A novel closed-form guidance law with impact time and impact angle constraints is pro- posed for salvo attack of anti-ship missiles, which employs missile’s normal acceleration (not jerk) as the control command directly. Firstly, the impact time control problem is formulated as tracking the designated time-to-go (the difference between the designated impact time and the current flight time) for the actual time-to-go of missile, and the impact angle control problem is formulated as tracking the designated heading angle for the actual heading angle of missile. Secondly, a biased proportional navigation guidance (BPNG) law with designated heading angle constraint is constructed, and the actual time-to-go estimation for this BPNG is derived analytically by solving the system differential equations. Thirdly, by adding a feedback control to this constructed BPNG to eliminate the time-to-go errorthe difference between the standard time-to-go and the actual time-to-go, a guidance law with adjustable coefficients to control the impact time and impact angle simultaneously is developed. Finally, simulation results demonstrate the performance and feasibility of the proposed approach.     

导弹协同作战飞行时间裕度

 基于导弹协同作战任务规划系统进行合理任务分配的需求,研究了导弹可以修正控制飞行时间的裕度。根据导弹-目标在视线坐标系和角动量坐标系下的运动关系,得出了导弹相对于目标的加速度,并基于此给出了导弹剩余飞行时间的估算方法;当前时刻导弹剩余飞行时间的估算值与已经飞行的时间以及任务规划系统指定的期望到达时间构成时间反馈作用,用于修正控制导弹到达目标的最终飞行时间。由于真比例导引律在工程实现和解析运算中具有一定的优势,选择在真比例制导加速度的视线方向施加时间反馈控制作用,进而得出了基于真比例导引律的导弹协同作战飞行时间控制导引律;最后重点研究了在该时间控制导引律的作用下,存在导弹的飞行速度限制以及弹目相对运动约束时,导弹飞行过程中任一时刻对应解析形式的可控飞行时间的裕度。仿真结果表明,本文的设计合理可行,对于多弹协同作战的实现具有重要意义。     

Impact time control using biased proportional navigation for missiles with varying velocity

A feasible guidance scheme with impact time constraint is proposed for attacking a stationary target by missiles with time-varying velocity. The main idea is to replace the constant velocity with the future mean velocity; therefore, the existing time-to-go estimation algorithm of the proportional navigation guidance law can be improved to adapt to varying conditions. In order to obtain the prediction of the velocity profile, the velocity differential equation to the downrange is derived, which can be numerically integrated between the current downrange and the target position by the on-board computer. Then, a third-order polynomial is introduced to fit the velocity profile in order to calculate the future mean velocity. At the beginning of each guidance loop, the future mean velocity is predicted and the time-to-go information is updated, based on which a novel biased proportional navigation guidance law is established to achieve the impact time constraint. Finally, numerical simulation results verified the effectiveness of the time-to-go estimation algorithm and the proposed law.     

A unified formulation of optimal guidance-to-collision law for accelerating and decelerating targets

This paper provides a unified formulation of optimal guidance-to-collision law for a target with an arbitrary acceleration or deceleration. The collision course for general target acceleration or deceleration is first determined from the engagement geometry in conjunction with the nonlinear engagement kinematics in the proposed approach. The heading error defined in the collision course is then adopted as a variable to be nullified for accomplishing the intercept condition.The proposed guidance ...     

Efficient and accurate online estimation algorithm for zero-effort-miss and time-to-go based on data driven method

This paper introduces a novel and efficient algorithm for online estimation of zero-effortmiss and time-to-go based on data driven method.Only missile-target separations are utilized to construct the estimation models, and a practical Fisher fusion algorithm is derived to acquire the estimates with high accuracy and computational efficiency.Further, the two parameters can be online estimated at a particular time.Meanwhile, the kinematics equations of the missile-target engagement are independent, and assumptions of the missile guidance system dynamics and behaviors of the missile and target are completely out of consideration.Moreover, the effectiveness and applicability are explicitly verified through various simulation scenarios.     

一种导弹攻击时间协同导引律

研究了具有攻击时间约束的多枚导弹协同导引律。首先,根据各枚导弹的估计到达时间来指定攻击时间,并由指定攻击时间设计期望的弹目距离,使攻击时间控制问题转化为弹目距离跟踪问题;然后,引入导弹导引非线性模型,采用反馈线性化的方法将其转化为线性模型;最后,利用线性极点配置的方法设计出稳定的控制律。仿真结果证明,所有导弹都能非常精确地按照指定攻击时间到达目标。     

一种新型三维制导律设计的非线性方法

 结合微分几何和李群方法的优点,设计了一种非解耦的新型三维(3D)制导律。首先,基于微分几何理论,得到了导弹运动的微分几何描述方程,无需估计剩余飞行时间。然后,通过李群旋量描述,建立了视线方位角与视线角速率之间的联系。最后,在以上工作的基础上,利用李雅普诺夫稳定理论,针对导弹制导的无终端约束和有终端约束情况分别进行了相应制导律设计。该制导律不需要估算剩余飞行时间,并且能够满足终端角度约束的要求。仿真结果表明：所设计制导律能够适应于高速、大机动倾斜转弯(BTT)导弹精确制导。