捷联寻的制导系统弹体追踪导引方法研究

对捷联寻的系统的简易制导方法—弹体追踪法进行全面剖析 ,解析分析了弹体追踪法对导弹速度、目标速度的约束 ,以及弹体阻尼、滞后、舵偏到攻角之间的传递系数对弹体追踪导引性能的影响。通过数学推导及应用控制理论分析与仿真 ,弹体追踪法较比例导引和速度追踪法在导引特性和打击机动目标时性能较差 ,但其成本较低 ,是一种降低制导武器成本的简易制导方法。但采用弹体追踪法时 ,导弹和目标的速度不能太大 ,当制导武器系统在形成导引误差信号存在固有滞后时 ,弹体稳定回路需要有一定阻尼 ,且舵偏到攻角之间的传递系数不能太大 ,即飞行过程中攻角要较小。     

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。     

Closed-form solution of pure proportional navigation

The closed-form solution of the equations of motion of an ideal missile pursuing a nonmaneuvering target according to the pure proportional navigation law is obtained as a function of the polar coordinates for all real navigation constants N⩾2. The solution is given in the form of a uniformly convergent infinite product which reduces to a product of a finite number of factors if the navigation constant is a rational number. The solution is discussed, and necessary and sufficient conditions are stated for vanishing, bounded, and unbounded missile acceleration in the final phase of pursuit     

主动雷达制导型空空导弹的火控算法

主动雷达制导型空空导弹是当今战斗飞机最重要的空战武器。一般均采用复合制导模式；具有多目标攻击能力；可以远距拦射，也可以近距格斗。主动雷达制导型空空导弹具有许多重要的特点和优点。本文讨论主动雷达制导型空空导弹的火控攻击算法，内容包括：攻击瞄准向量方程及其求解，主动末制导段起始点目标位置角验算等。     

考虑目标安全性的最优协同拦截制导律研究

针对目标和其发射的拦截弹对来袭攻击弹进行协同拦截问题,设计了一种最优协同拦截制导律。建立描述目标、攻击弹和拦截弹三者相对运动关系的模型,引入零控脱靶量对模型进行降阶处理。考虑拦截弹对攻击弹的拦截精度、拦截末端时目标的安全性以及目标、拦截弹的控制能量问题,基于攻击弹-拦截弹零控脱靶量、攻击弹-拦截弹终端横向相对运动速度零控脱靶量、目标-攻击弹零控脱靶量以及目标和拦截弹的加速度,建立了性能指标函数,同时考虑目标和拦截弹加速度的有限性,基于极小值原理设计了最优协同拦截制导律。仿真结果表明,相比目标和拦截弹独立飞行的情况,采用协同拦截制导律,在考虑了目标安全性的前提下,机动性较弱的拦截弹能够以较平直的弹道成功拦截攻击弹。     

红外成像导弹目标截获概率

导弹截获目标的概率是红外成像导弹的一项重要的设计指标。传统的目标截获概率通常通过统计方法得到,该方法需要建立导弹制导控制系统的详细数学模型,因此不适合在导弹总体方案设计阶段使用。针对传统方法的缺陷,通过分析影响红外成像导弹截获概率的主要误差源,从而建立了截获概率的数学模型,从理论分析角度给出了导弹截获概率的计算方法。仿真结果表明,建立的截获概率数学模型正确可信,计算的目标截获概率与传统统计方法结果相当,可以辅助进行各项误差的精度分配以及系统指标的设计,具有重要的理论意义和实际应用价值。     

Generalized guidance law for homing missiles

The concept of a generalized guidance law is presented, and the closed-form solution for a homing missile pursuing a maneuvering target according to generalized guidance laws is given. It is shown that the guidance laws appearing in the literature are merely special cases of the one proposed by the authors. The derived generalized forms of capture area, missile acceleration, and homing time duration that are derived provide insight into the performance of the guidance laws being considered and lead to the discovery of new ones. The problem of finding a nonlinear optimal guidance law for a homing missile with controlled acceleration, applied so as to capture a maneuvering target with a predetermined trajectory while minimizing a weighted linear combination of time of capture and energy expenditures, is solved in closed form. The derived optimal control law is equal to the LOS (line of sight) rate multiplied by a trigonometric function of the aspect angle. Numerical simulation shows that the resulting guidance law appears to yield a significant advantage over true proportional navigation     

基于变结构控制理论的航向平面导引规律设计

基于变结构控制理论．针对小型水面机动目标，设计了一种新的导弹航向平面导引律．并对导引律中所需要的目标运动信息给出了估算方法。由于导弹的动态特性对脱靶量有较大影响，为此．本文还研究了导弹动态特性补偿的方法。仿真结果表明．在导弹的动态响应特性较好的情况下，该导引律能提供很高的命中精度；在导弹的动态响应特性很差的情况下，对动态特性补偿后，仍可得到很高的命中精度。     

An optimal one-way cooperative strategy for two defenders against an attacking missile

This paper investigates a cooperative strategy for protecting an aerial target.The problem is solved as a game among four players(a target,two defenders,and a missile).In this scenario,the target launches two defenders(defender-1 and defender-2)simultaneously,to establish a oneway cooperation system(OCS)against an attacking missile.A new optimal evasion strategy for the target is also derived.During the engagement,the target takes into account the reaction of the attacking missile,and guides defender-1 to the interception point by receiving information from defender-1.Depending on the control effort of the target,defender-2 can choose appropriate launch conditions and use very limited maneuvering capability to intercept the missile.For adversaries with first-order dynamics,simulation results show that the OCS allows two defenders to intercept the missile.During the engagement,even if one defender or communication channel is broken,the OCS still allows an interception to be made,thus increasing the target’s survivability.     

Proportional Navigation with a Maneuvering Target

A qualitative analysis of the trajectories of a missile pursuing a maneuvering target according to the proportional navigation law is presented. Conditions for a missile to reach the target from any initial state are determined. The existence of a boundary for the required missile acceleration is demonstrated.     

三维制导的几何方法与鲁棒控制方法

 在考虑导弹速度和目标速度均为时变的情况下,将微分几何方法与李雅普诺夫稳定理论结合起来,提出了一种导弹三维导引规律设计新方法。对机动目标,PPNG方法的主要问题是在导引末段,它要求导弹在俯仰和偏航通道上具有较大的加速度,为了解决这一问题,本文应用基于李雅普诺夫稳定理论的鲁棒控制方法,提出了一种三维鲁棒制导算法。这种方法在导引末段不需要过大的加速度命令,不需要知道目标精确的加速度和速度方位信息。     

采用现在点射击方式的反舰导弹捕捉概率计算模型

采用前置点射击方式的反舰导弹,在计算射击诸元时,需要目标运动参数,但采用现在点射击方式的反舰导弹,在计算射击诸元时,不测定目标运动要素,不计算导弹自控飞行时间内目标的运动。因此,必须要建立采用现在点射击方式的反舰导弹的捕捉概率计算模型。在把反舰导弹飞向目标过程中的主要误差综合为目标指示精度和侧向偏移两类误差基础上,把目标机动范围、目标指示精度误差作为圆分布来处理,利用解析方法,建立不同误差条件下反舰导弹捕捉概率的计算模型。对高亚声速反舰导弹的捕捉概率进行了仿真,按照捕捉概率的战术标准,得到了对反舰导弹不同发射距离条件下几个参数的要求。     

Optimal guidance for acceleration constrained missile andmaneuvering target

Explicit formulas of optimal guidance laws for an acceleration-constrained, arbitrary-order missile and maneuvering target are derived. These formulas are given in terms of the transfer function and acceleration constraint of the missile and the transfer function/shaping filter of the target. Optimal full-state feedback guidance law is synthesized against a target performing a barrel roll maneuver, and compared with the performance of proportional navigation (PN) for minimum and nonminimum phase missile. Simulation of a third-order missile shows the relative gain from using the full-order guidance law     

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。     

无导引头也无惯导导弹的协同制导

为了在不依赖导弹间实时通信与导弹绝对位置信息的情况下实现无导引头也无惯导导弹的"发射后不管",考虑为无导引头也无惯导导弹安装两个捷联探测器,从而可对有导引头导弹上的两个特定目标点进行探测。在此基础上,针对静止点目标分别采用一般的负反馈控制方法以及有限时间收敛原理设计了2种协同末制导律,并针对静止面目标采用动态逆控制设计了1种协同末制导律。上述协同制导律均可在有导引头导弹命中目标前实现无导引头也无惯导导弹的速度方向指向其攻击目标,而此后无导引头也无惯导导弹只需要作直线运动即可命中其攻击目标。仿真结果验证了上述协同制导律的有效性以及优势。     

目标机动对反舰导弹目标捕捉概率的影响

根据反舰导弹末制导雷达捕捉目标和舰艇机动的原理,建立了目标机动条件下末制导雷达捕捉目标的计算模型,仿真结果显示,对中远程反舰导弹而言,目标机动对目标捕捉概率有显著影响。     

目标机动对反舰导弹捕捉概率的影响

对机动目标的打击能力是衡量武器系统效能的一项重要指标。文中通过分析导弹捕捉概率的计算模型,研究目标机动对反舰导弹捕捉概率的影响,计算目标航速及航向变化下导弹的捕捉概率值,为全面检验武器系统性能提供了依据。     

BTT导弹三维制导控制一体化建模与仿真

针对带有一定机动能力的飞行目标,结合弹目运动关系与导弹自身的动力学特性,给出了倾斜转弯(BTT)拦截导弹的俯仰、滚转、航向三通道独立制导控制一体化(IGC)设计。首先分别建立三通道数学模型,并给出了指令信号的计算形式,随后设计了基于动态面的IGC反步控制算法,最后在三维空间下进行目标拦截仿真验证。仿真结果表明,所建立的三通道模型能够充分描述目标与导弹之间的运动关系,设计的算法能够实现导弹对目标的精确拦截,且具有一定的抗机动能力。     

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。     

中远距空空导弹导引头系统仿真及误差分析

针对中远距空空作战,建立了中远距空空导弹的飞行仿真模型,给出了导弹攻击目标的全过程,并给出了攻击结果,即脱靶量和目标杀伤概率的计算方法。在分析末制导阶段导弹雷达工作过程的基础上,分析了导引头误差对测量目标信息及导弹飞行过程和攻击结果的影响。最后,使用Visual Studio 2010和OpenGL进行了空空导弹的全过程飞行仿真,验证了模型的正确性和有效性。