远程拦截飞行诸元快速装订算法

传统诸元解算仅强调终端打击精度而忽略目标的高速运动趋势,易引起拦截末段过载饱和,影响拦截效能。为解决此问题,针对多级推进的地基远程拦截弹结合解析计算和数据拟合算法,设计一种基于预测拦截点(PIP点)的在线诸元计算方法。首先,该方法通过引入拦截弹到达PIP点时弹目速度交会角约束,基于椭圆弹道理论实现对关机点参数解析求解,进而利用目标距PIP点飞行时间约束设计收敛策略,快速确定发射时刻,求解出发射方位角初值。然后,结合离线建立的近似解析多项式,完成飞行诸元初值求解。最后,利用牛顿法仅少数步迭代即可确定出拦截弹发射诸元精确值。六自由度仿真表明,该方法不仅具有很好的在线能力,拦截精度高,而且适用于大范围机动发射。     

摄动制导诸元计算的一种模糊控制方法

在分析摄动制导原理和一般诸元解算方法的基础上,通过对经典模糊控制器进行改进,提出了适合摄动制导基本诸元解算的分级模糊控制规则和模糊控制系统模型,有效的解决了弹道导弹基本发射诸元与落点偏差之间的关系难于用精确的数学模型进行描述的问题.仿真结果表明,改进型模糊控制法相对牛顿迭代法计算摄动制导基本诸元,精度在同一级别上、迭代...     

固体运载火箭上升段弹道快速设计方法研究

针对机动发射固体运载火箭开展上升段弹道快速设计方法研究。设计了固体运载火箭 上升段飞行程序,应用修正牛顿迭代法求解上升段弹道控制参数,推导了迭代算法公式。针 对牛顿迭代法收敛精度和速度受初值影响的问题,基于数据插值和拟合方法,研究了迭代初 值生成技术。仿真结果表明,设计的求解算法可以实现固体运载火箭上升段弹道快速生成, 收敛精度满足设计要求。
     

基于低轨预警卫星测量数据的弹道重构与选星算法研究

在低轨天基预警卫星(STSS)24星构型配置条件下,对弹道导弹ICBM全程飞行过程中可见预警卫星数多于2颗,用最小二乘几何弹道一次定位及扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,提出了基于观测噪声估计方差最小的可见星最优选星原则。仿真结果表明:与不进行选星方式相比,用该选星原则进行弹道导弹弹道重构计算可满足在最小限度占用监视预警卫星资源条件下,获得更高的弹道重构精度。     

空间快速响应航天器轨道/弹道一体化规划

以空间应急响应任务为背景,采用轨道/弹道一体化规划设计方法,实现空间快速响应航天器全程飞行轨迹规划。在分析弹道设计参数对轨道参数影响性的基础上,将弹道规划分为程序角参数设计和发射诸元参数设计,采用改进的粒子群算法和牛顿迭代法进行混合优化求解。算例表明,使用混合优化求解方法收敛速度快,迭代次数少,易于工程实现,能满足一体化任务规划的快速性要求,可为空间快速响应航天器设计提供理论参考。     

绕月自由返回飞行任务的轨道设计方法

针对绕月自由返回飞行提出一种任务轨道设计方法。在双二体模型下基于圆锥曲线拼接和能量匹配原则迭代计算初值,采用Broyden法构造新的微分修正格式,在精确模型下分别针对三组不同的目标变量和目标值对初值进行逐级修正使之满足再入参数。采用简单迭代调整近地点时刻、飞行时间完成发射弹道拼接和落点位置匹配,迭代初值根据落点纬度插值确定,插值表通过对若干飞行时间进行初值计算和发射弹道拼接构造。算例表明,该流程能够扩展初值计算的适用范围,具有良好的收敛性和计算效率。     

基于脉冲点火弹头空间机动的被动段弹道设计方法和数值仿真

机动突防是提高弹道导弹生存能力的重要手段之一.提出了一种基于脉冲点火的弹头空间机动的被动段弹道设计方法,利用此方法设计出来的弹道是由位于不同弹道平面的椭圆弧段组成,各弹道平面之间有较大的差别,这说明基于脉冲点火的弹头空间机动可提高导弹的生存能力.推导出了限制点火的约束方程,在理论上证明了在限制点火约束条件下弹道导弹沿着脉冲弹道飞行能命中被打击目标.给出了二个仿真实例.     

弹道导弹在被动段突防的脉冲式轴向加速方法

弹道导弹由于其沿着固定的弹道飞行而容易被拦截,突防技术的发展是提高弹道导弹生存能力的重要手段之一.根据弹道导弹的飞行特点,提出了基于脉冲发动机的脉冲点火轴向加速的被动段机动变轨突防方法.给出了限制脉冲点火的约束方程,并给出了基于泰勒展开的约束方程求解方法.利用这个方法设计出来的弹道是由几条不同的椭圆孤段组成,这种弹道不同于经典弹道和其它弹头机动弹道.给出了两个仿真实例.仿真结果显示,用本文方法设计出来弹头机动弹道具有好的突防效果,这说明所提出弹头机动弹道设计方法是可行的.     

组合制导弹道导弹无依托快速发射技术研究

具有快速机动发射能力的弹道导弹是现代远程作战武器的重要标志,提出了无依托快速发射的定位、定向方案,设计了基于空中在线诸元计算的摄动制导方法,该方法具有计算量小、制导方法误差小的特点,可满足陆基机动弹道导弹或潜射弹道导弹的快速发射的要求。     

GPS外测数据异常情况下的稳健组合导航算法

针对弹道导弹高动态飞行过程中可能存在的GPS外测数据异常或丢帧的问题,提出一种融合卡尔曼滤波与最小二乘法的稳健组合导航算法。介绍算法思路与流程,设计计算模型,并针对主动段飞行弹道做仿真计算。仿真结果表明,算法在保证较高计算精度的同时,有效保持了外测数据异常情况下组合导航系统的稳健性,并在低计算量水平下实现了状态参数估计值的密化。     

运载火箭返回着陆在线轨迹规划技术发展

在线轨迹规划技术作为实现可重复使用运载火箭返回着陆的关键技术,能够根据飞行状态实时计算最优飞行轨迹,从而有效应对运载火箭返回过程中内外部不确定性的影响。首先,梳理了在线轨迹规划方法的特点和研究现状。然后,阐述了美国针对在线轨迹规划技术开展的研究工作,以及其他国家航天机构针对垂直着陆制导控制技术设计的验证飞行器和验证计划。最后,结合运载火箭垂直着陆问题的特点,总结了基于数值优化的在线轨迹规划技术的研究方向。     

导弹发射包线指数优化搜索仿真分析

以某型近距空空格斗导弹为例,针对传统计算导弹发射包线精度较低、模型复杂、解算耗时长问题,分析影响导弹发射包线形状大小的重要参数,建立简化的导弹六自由度运动模型。在搜索包线边界时,综合考虑八个重要运动参数,构建指数多项式函数,粗略估算初始搜索空间,避免搜索初始值的盲目性。在黄金分割法的基础上,提出指数优化搜索算法,结合每次搜索值的空间误差和函数值误差,更新并优化下一次搜索的黄金分割点。利用模型和Matlab仿真平台,解算弹道轨迹,利用搜索到的边界值进一步优化距离多项式系数,使初始计算值更接近真实边界值。实验表明,本文方法解算的弹道轨迹和发射包线与实战中数据基本吻合,有效地提高了计算精度;指数优化搜索算法有效减少了仿真计算次数,缩短了整体耗时。     

跳跃式导弹弹道设计与优化

详细介绍了跳跃式导弹的概念及其特点,并针对某二级导弹(一级为固体火箭发动机,二级为间隔可调双脉冲固体火箭发动机),根据跳跃式导弹的飞行特点,提出了一种飞行程序角的设计方法,给出了飞行程序角的表达式,并建立了跳跃式弹道优化模型。在跳跃式导弹概念设计阶段,在总体参数给定的情况下,弹道的设计与优化能最大限度地提高导弹的性能,利用混合遗传算法对跳跃式导弹弹道进行了较详细全面的设计与优化,并作了比较。结果表明,该方法适用于跳跃式导弹方案论证和初步设计。     

弹道导弹落点预报技术综述

导弹落点预报是一门综合技术,国内外都已历经多年的研究和实践。本文比较全面地分析了国内外开展这项研究的现状,简要地阐述了落点预报的作用,指出落点预报具有航程安全性评估,弹道导弹拦截试验、再入体搜索范围划定、发射辅助决策、提高命中精度和验证天地关系6种作用。论述了构成落点预报的3个要素,即信息获取、飞行仿真和统计综合。明确了精度分析在落点预报工作中的基础地位。     

基于上升轨迹可达范围的目标拦截发射窗口计算

针对低轨目标拦截任务,提出一种利用上升轨迹可达范围分析的发射窗口计算方法。首先,建立以上升时长和航程为性能指标的上升轨迹和优化模型,确定拦截器上升轨迹可达范围。然后,根据目标星下点与上升轨迹可达范围外包络的穿越关系以及拦截器的上升时长范围,对发射窗口进行初筛,得到准发射窗口。最后,针对每一段筛选出的准发射窗口,通过精确判定目标星下点与每一上升时长可达范围子环的位置关系,得到每段准窗口中能够实现目标拦截的发射窗口,将其取并集得到针对目标拦截的精确发射窗口。仿真表明本文提出的计算方法能够快速准确得到目标拦截的发射窗口。     

姿控载荷多约束下的内外弹道联合优化

为提升固体运载器整体性能,提出一种姿控载荷多约束的内外弹道联合优化建模方法。首先,建立固体运载器内弹道计算模型和外弹道计算模型,给出大风区和级间分离的姿态控制模型以及杆状减阻装置载荷计算模型。其次,以灵敏度分析方法选择出内外弹道设计参数作为优化设计变量,将姿控摆角需求、减阻杆承载能力作为约束条件,建立以射程最优为目标的优化模型。最后,将该方法应用在某三级固体运载器的优化设计中,以差分进化算法开展仿真校验,射程提高了10.8%,并且优化结果满足姿控和载荷约束。     

弹道导弹发射点位置的弹道重构寻优估计

依据弹道导弹被动段的测量信息,提出了发射点位置的初始解析估计方法,并在此基础上提出了弹道重构寻优估计策略及方法,进一步提高发射点位置估计精度,完成了方法的数值仿真验证,在中远程弹道导弹预警中有一定的参考价值。     

弹道导弹的飞行试验与精度鉴定

通过总结我国第一代弹道导弹的研制经验,分析国外导弹试验和精度鉴定工作的经验,对工作程序、试验弹道选择、飞行试验发数安排与精度鉴定等问题进行了讨论,并提出了对我国第二代弹道导弹精度鉴定工作对策的初步思考。     

运载火箭飞行载荷联合优化控制技术

为了解决基于模块化研制的运载火箭其飞行剖面载荷与承载能力不匹配而导致发射概率过低的问题,提出一种基于弹道风修、发动机节流、主动减载、横向动载荷精细化四项减载技术的飞行载荷联合优化控制技术。以箭体承载能力为约束,提高发射概率为目标,多种载荷控制技术联合为手段对运载火箭进行逆向设计,可以有效提高模块化研制火箭的发射概率。以长征八号运载火箭首飞为例,该技术成功将发射概率由研制初期的33%提高到83%。