反舰导弹综合突防技术

海上重要目标以多层拦截武器及软防御手段构成了综合防御体系,反舰导弹必须安全穿过多层拦截武器的拦截以及软防御手段的干扰,才能有效地攻击目标.针对目标舰所采取的各种防御措施采用了相应的突防策略:对远程拦截导弹的突防过程中采用了大空域机动弹道和"海豚飞"两种突防模式,在穿透近程拦截导弹防御时采用蛇行机动或新型的随机机动突防模式.接近目标舰时,为突防舰炮的拦截,采用了"山羊跳"突防策略.针对目标舰的软防御措施,采用了点目标行为模式识别的反干扰方法.给出了各种突防策略及综合突防策略的设计思路及参数选择原则,对各种突防策略及综合突防策略的突防效果进行了统计仿真,仿真结果证明了它们的有效性.      

红缨一出缚长龙——中国红缨5系列单兵便携式防空导弹

单兵便携式低空近程防空导弹武器系统的概念出现于20世纪60年代末期。当时由于第一代中高空地空导弹武器系统技术的发展，使得传统的中高空空袭方式面临着严重的挑战，这就导致了空袭方对低空、超低空空袭技术和战术的需求；同时现代航空技术的发展，也为低空、超低空空袭提供了技术上的可行性．由于防空兵器以微波雷达作为主要的搜索、跟踪和制导传感器．受其本身技术特点的限制，对低空、超低空目标的探测能力极为有限，而目标视线大角速度运动也给防空武器系统拦截超低空目标带来了极大的困难，这就使得低空、超低空突防可能获得较高的成功率。所有这些需求和技术可能，导致了低空空袭技术兵器的成熟和低空空袭战术的长足发展，也导致了低空近程防空导弹武器系统概念的出现。与此同时．低空目标探测跟踪技术、轻小型化导弹技术和数字计算机接术的发展也为早期低空近程防空导弹型号的研制提供了技术基础。为适应未来战争的需要和实现地空导弹武器作战空域的配套．中国相继开展了低空、超低空地空导弹武器系统的研制。[编者按]     

光流/惯导多传感器信息融合方法

将光流传感器多点布置在弹体上,建立了纵向平面内的弹体运动学模型和光流传感器量测模型,利用离散卡尔曼滤波器对光流信息和速率陀螺信息进行融合,估计弹体的高度、姿态和速度信息,并利用估计信息进行了超低空飞行的高度控制仿真,仿真结果表明:利用多个光流传感器和一个速率陀螺,可以准确地、实时地估计出弹体的高度、垂直速度、俯仰角、俯仰角速度和攻角等信息,并可利用这些信息实现导弹的超低空突防任务.     

反舰导弹平面机动突防策略的优化设计

研究了遗传算法在反舰导弹综合突防策略的优化设计方面的应用.反舰导弹的综合突防包括若干个相互承接的环节,首先将反舰导弹的综合突防概率优化问题分解为各个环节突防的条件概率的优化问题,复杂事件得到简化.反舰导弹为了提高突防概率必须做机动,每个环节对应的机动参数取值在一定范围内变化,每个环节的突防概率受到对应的这组参数的影响.选用遗传算法对突防参数进行优化设计.用遗传算法对反舰导弹各个突防环节进行优化设计,找出使每个突防环节突防概率最大的一组参数,进而得到综合突防最优机动参数组合,使反舰导弹的综合突防概率最大.     

导弹随机机动策略的研究

研究了一种机动规律未知的随机机动突防策略,其随机性保证了导弹的高突防概率.拦截-突防问题采用的模型是线化平面相对运动方程.用共轭系统分析法,得到了该模型在突防导弹随机机动突防策略的作用下,拦截导弹脱靶量均方根的解析解.分析了某些参数对拦截导弹脱靶量均方根的影响.以突防概率为评价标准,研究了突防持续时间在正态分布情况下随机机动策略的有效性.      

机载电子干扰计算机模拟

结合防空电子干扰具体战术，用突防概率对防空系统突防进行计算机模拟，给出了计算机模拟突防过程的流程图及模拟曲线，并重点论述了防空电子干扰系统计算机模拟的程序设计。     

基于脱靶量级数解的最优机动突防策略

针对比例导引控制的拦截弹，建立高阶制导系统状态空间模型，基于脱靶量级数解公式，对目标最优机动突防策略及其影响因素进行了研究。首先，针对拦截弹的制导系统为线性一阶、线性高阶时，目标最优机动突防效果进行了仿真分析，结果表明拦截弹弹体模型的准确性对突防效果存在影响，高阶系统对应脱靶量更大且效果更真实；将结果与一次阶跃机动和蛇形机动对比，发现最优机动突防效果最佳。然后，建立弹目运动的二维非线性模型，仿真得出目标最优机动产生的脱靶量曲线与线性系统吻合度较高，线性模型选取合适。最后，研究了有效导引比和剩余飞行时间估计误差对最优机动突防效果产生的影响，结果表明有效导引比估计误差对最优机动突防效果影响不大，剩余飞行时间估计误差则会使目标最优机动突防性能大幅下降，甚至部分情况比蛇形机动突防效果差。      

多弹协同下反舰导弹突防概率优化决策

本文首先对大型舰艇编队典型组成和攻防火力体系进行了研究,介绍了大型舰艇编队中的预警体系、火力装备组成及作战流程。通过分析巡航高度、巡航速度、RCS和导弹数量对突防概率的影响,重点研究了反舰导弹突防概率的动态计算过程,并采用遗传算法等智能优化算法进行了仿真计算,通过分析战场环境和作战过程,更真实地研究了反舰导弹与大型舰艇编队防御系统的攻防对抗关系。     

考虑射程损失的高超声速飞行器突防弹道分析与设计方法

研究了高超声速飞行器突防机动造成速度损失进而影响射程的问题。高超声速飞行器在面对拦截威胁时需要靠自身机动进行躲避,而机动躲避将会使得飞行状态产生偏离,进而影响高超声速飞行器射程。针对此问题,首先分别建立弹道式和滑翔式高超声速飞行器运动学和动力学模型,然后考虑突防机动过程中造成的速度、弹道倾角等弹道参数变化,分别对弹道式和滑翔式高超声速飞行器的射程与弹道参数关系模型进行构建,得到突防机动-射程变化关系。之后, 通过数值仿真对突防机动-射程变化二者之间的关系进行验证,结果表明弹道式和滑翔式高超声速飞行器的机动均会导致射程变化,且变化规律与理论分析基本一致,验证了所提出突防机动-射程变化模型的正确性和有效性。最后,基于突防机动-射程变化模型,针对两种高超声速飞行器分别给出对射程变化影响较小的突防机动策略,为提升飞行器飞行性能提供理论和方法基础。     

航空综合体对地攻击作战效能评估方法

航空综合体作战效能评估是武器装备和战略发展研究的重要内容.讨论了航空综合体机载空对地导弹的可攻击区及航空综合体的首攻概率.建立了在一次出击中航空综合体单机在对地攻击阶段作战效能和机群对地攻击作战效能的数学模型.给出了在一次出击中航空综合体在攻击阶段对目标的平均杀伤概率和航空综合体被击毁概率的计算方法,航空综合体在一次出击中单机平均杀伤目标的数目和机群平均被击毁概率的计算方法.在效能指标中反映出与对地攻击靶场效能、对国土防空系统突防效能以及对要地防空系统突防效能的关系.为评定航空综合体多步骤作战行动的作战效能奠定了基础.     

巡航导弹群突防舰载反导系统快速分析模型

针对巡航导弹初始设计阶段需要频繁进行人机对话的特点,引入拦截弹拦截性能修正因子的概念,综合运用导弹分析方法中的估计方法与检验方法,以突防效率为评价指标采用新思路建立了巡航导弹群突防舰载反导系统快速分析模型,为初始设计阶段提高巡航导弹作战性能提供快速、可靠的数学工具.基于所建立的快速分析模型,对影响巡航导弹突防典型舰载反导系统的主要因素进行灵敏度分析,分析结果可为巡航导弹设计指明方向.     

复杂地形上空超低空风场的工程仿真方法

为描述飞机在低空突防时的外部环境,用多重山脉和多种地貌设计构造了飞机超低空飞行时的复杂地形,同时,基于位势流动理论建立了复杂地形及其上空风场的工程化仿真模型,并进行了算例仿真和分析.该方法可以满足分析飞机做超低空飞行的动力学特性的需要.     

飞机突防航迹的非线性解耦跟踪

针对12维非线性飞机动力学模型,利用非线性逆系统理论和现代最优控制理论设计了一组非线性飞行控制规律。这组控制规律通过解耦控制飞机的飞行速度(V)、滚转角(φ)、航迹角(γ)和偏航角(φ_w),使飞机能够精确地跟踪期望的三维突防航迹。计算结果表明,由于这组控制规律计及了飞机动力学模型中的非线性因素,能够完全消除飞机的剧烈耦合反应,从而有效地改善了飞机的动态特性,提高了其低空机动飞行的安全性,大大减轻了驾驶员的工作负担和精神压力,从而圆满地完成突防袭击任务。     

高超末段机动突防/精确打击弹道建模与优化

针对高超声速飞行器再入末段机动突防、精确打击问题,从最优控制角度出发,提出了一种考虑拦截弹动力学特性的最优机动突防弹道优化方法,获得了高超声速飞行器的最大机动能力。该方法将拦截弹运动模型引入突防弹道优化的模型中,通过施加约束限制拦截弹按照比例导引律飞行。根据飞行任务和交战双方的弹道特点分段,结合各段的任务和特性,分别提出了突防性能指标和精确打击性能指标等,并通过加权函数将各个独立、矛盾的性能指标统一,建立了多对象、多段、多约束机动突防弹道优化模型,采用Radau多段伪谱法（MRPM）进行求解。针对该问题求解的初值敏感、可行域窄等问题,提出了一系列弹道优化策略,提高了收敛速度和求解精度,最终获得了最优机动弹道,并通过协态映射原理对其最优性进行了验证。结果表明,该方法能充分发挥高超声速飞行器的机动能力,获得满足落点精度要求的突防弹道,相对已有方法,将脱靶量提高了1~2个量级。灵敏度分析表明,该弹道对拦截弹的发射时间不敏感。      

机载电子对抗系统效能评估方法研究

通过干扰方程计算出了最小干扰距离，用检测理论求得了干扰压制九，用排队论导出了突防概率，并对攻防双方武器系统的战术技术性能进行了分析。     

基于时空协同的飞行器集群制导技术现状与应用

从集群作战军事需求牵引角度,指出了基于时空协同的多飞行器制导技术,是有效提高突防概率与目标打击效能的关键支撑技术。围绕飞行器集群协同制导技术发展现状,分别以时间协同约束、空间协同约束及时空协同约束为主线,介绍了国内外技术的发展思路。最后,对飞行器集群协同制导技术进行了概括总结,并对该技术在未来的发展方向进行了展望。     

基于光学信息的导弹低空突防导引策略

为增加巡航导弹低空突防的概率,在离线规划好航迹后,要保证导弹以最小偏差沿航迹飞行.通过仿真发现,传统的角指令法存在航路点切换时导弹过载超过指标要求,导弹越过障碍物时有较大的过顶时间的问题.为解决这一问题,提出了一种导弹纵向和横侧向的航路导引方法和指令生成方法,并以某型导弹低空突防为例,设计了飞行控制律.通过地形跟随六自由度仿真,比较了两种航路导引方法对地形跟随性能的影响.仿真结果都表明:采用这种纵向和横侧向航路导引方法和指令生成方法以后,该型导弹的地形跟随飞行性能得到了明显提高.      

基于最优控制的高超螺旋俯冲轨迹设计

针对高超声速飞行器在俯冲阶段的突防与制导问题,提出了一种基于最优控制的螺旋俯冲轨迹设计方法。首先,根据二阶视线角加速度相对运动方程强耦合、非线性的特点,引入了反馈线性化技术,将非线性系统转化成了线性系统;其次,为了让飞行器实现对目标的期望角度打击,在状态方程中引入了终端落角约束项。然后,以零化视线角速率和使消耗能量最小为目标,采用最优控制得到了加速度形式的控制输入。接着,为了让飞行器在空间内进行螺旋机动,设计了螺旋加速度控制飞行器速度矢量可绕瞬时视线轴进行旋转;最后,考虑到机动与制导的冲突,设计了高度函数使得最优与螺旋两种信号进行匹配。仿真结果显示,在面对相同的防空威胁时,与基于比例螺旋的轨迹相比,本文设计的俯冲轨迹具有更好的突防效果。     

基于学习的中段反导拦截时间和拦截点预测方法

弹道导弹实时、准确地预测拦截弹的拦截点与拦截时间，是实现中段突防的有效手段。针对弹道导弹中段突防中的拦截点坐标及拦截时间的预测问题，提出了一种基于监督学习的在线预测方法。以拦截弹的主动段关机参数和关机时刻为输入量，建立拦截时间和拦截点预测模型。在多层感知机神经网络的基础上构建有监督学习算法，通过攻防仿真获取拦截弹的参数制作训练数据集，在线下完成网络训练。仿真结果表明:神经网络能够有效在线预测拦截时间和拦截点坐标，预测结果的相对误差分别为0.124 3%和0.128 5%，拦截时间预测结果误差的平均值为0.224 0 s，拦截点预测结果距离误差平均值为2 016.48 m，均满足精度要求。      

“飞蠓”防空反导系统PK“捕鲸叉”

在历届珠海航展上，中国航天科工集团多次展出了具有世界先进水平的“飞蠓”（FM）系列地空／舰空导弹系统。在我国科研人员的不断努力下，“飞蠓”系列不断发展壮大，作战效能不断提高。2002年的第四届珠海航展上，中国航天科工集团推出了“飞蠓”系列的最新精英：FM-90N．此次展出的FM-90N，是一种舰空导弹系统，她可以为祖国的海军水面舰艇提供低空、超低空防空保护。尤其重要的是，它可以有效的抗击当前对水面舰艇威胁最大的武器—掠海反舰导弹。这样的反舰导弹包括“迦伯列”、“鱼叉”等。[编者按]