视场角限制下导弹协同攻击导引律设计

为实现多枚导弹协同攻击目标，提出视场角限制下攻击时间角度控制导引律。通过在传统比例导引上增加两项偏置项，推导出一种新型攻击时间和角度控制的导引律，并用Lyapunov理论证明其稳定性。针对导弹大机动下视场角可能超过导引头视场角范围而丢失目标的问题，将用于角度控制的偏置项分为三个阶段，设计了导引头视场角限制下的导引过程。仿真结果表明：所设计的导引律可以将视场角限制在导引头视场角范围内，实现不同位置下的多枚导弹以指定角度同一时间攻击目标，达到导弹协同攻击的效果。     

选择编队指定目标的一种新方法

提出了反舰导弹攻击末段对编队中指定目标进行识别的一种新方法。通过将被打击的编队在自控开机点各目标预估的位置信息,与末制导雷达开机时刻实际探测到的编队各目标的空间位置关系进行对比,得到各节点其向量差值之和的最小值,从而正确地选择出空间位置关系最逼近预定打击目标的指定目标。在被打击目标施放冲淡干扰的情况下,采用虚拟中心点和二次识别的方法能较好地识别出指定目标。通过进行大量的导弹突防对抗仿真,证实该算法获得了编队作战较好的突防概率和攻击效果。     

一种最优末制导规律研究

针对传统最优制导规律依赖于剩余飞行时间的缺陷,利用最优线性二次型的形式,以脱靶量和能量消耗综合最小为性能指标,通过对可调时间参数T的约束,建立了一种不依赖于剩余飞行时间的最优末制导规律.对导弹攻击机动目标的情况进行了仿真研究,并与依赖于剩余飞行时间的传统最优制导律相比较.仿真结果表明,所设计的制导规律具有优良的特性.     

导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导律

为了实施饱和攻击,需要对撞击角度与飞行时间同时进行控制。通过一种导弹撞击角度与飞行时间两阶段控制制导策略实现导弹撞击角度与飞行时间控制。第一阶段:基于切换滑模思想在纵向通道内对导弹飞行时间进行精确控制,侧向通道制导指令采用传统的纯比例导引律。第二阶段:切换到含重力补偿轨迹调节最优制导律对撞击角度进行精确控制,与显式制导不同,该制导律显式包含重力补偿项。设计数值仿真验证撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法的有效性,仿真结果表明,所给出的撞击角度与飞行时间两阶段控制制导方法能够实现撞击角度与飞行时间的同时控制。     

地对空中远程导弹制导规律研究

本文给出了一种弹道中段和末段的复合制导规律,使导弹作战空域扩大了,并获得良好的拦截特性。文中对三维空间导弹飞行的制导规律进行了推导,求得了一种闭合回路的非线性最优制导规律的解析解,它适合于导弹中段和末段制导。此种复合制导规律,它的弹道中段和末段的交接段航向误差为零,对目标机动具有良好的适应性。制导算法是在惯性坐标系或在导引头坐标系中以反馈形式给出,在弹上使用,实现起来比较简单,适用于在线运算。     

反舰巡航导弹多弹联合攻击研究

通过分析单枚导弹攻击和舰艇防空存在的问题,提出以多导弹联合攻击的方式弥补单枚反舰导弹攻击搜索、突防和毁伤方面存在的不足,通过构建搜索有效半宽、队形变换和雷达开机点模型,阐述了多弹联合攻击的发射、搜索、突防和毁伤评估过程.     

空面电视制导导弹巡航段效能研究

为解决如何提高空面电视制导导弹巡航段效能的问题,提出了一种巡航段效能评估模型,该模型包含两个效能指标：突防概率和捕获目标概率;进而分别研究了巡航高度与巡航速度对效能指标的影响;最后对不同巡航高度和巡航速度下的空面电视制导导弹巡航段进行仿真,并使用蒙特卡洛法得到了巡航段效能指标和效能。仿真结果表明：空面电视制导导弹的巡航...     

反舰导弹攻击方向的选择策略分析

具有航路规划能力的反舰导弹能通过选择合理的攻击方向对舰艇进行攻击,从而大大提高导弹的突防概率。针对单舰和不同编队形式的舰艇目标,选取了典型代表作为对象,分析了不同攻击方向对反舰导弹突防能力的影响,提出了选择合理攻击方向的依据,并进行了相关仿真计算。结论表明:针对单舰目标,可以两发导弹按90°夹角对目标实施两方向齐射;针对单式队形的舰艇编队,可将导弹的攻击方向选择为编队队列线方向;针对复式队形的舰艇编队,齐射导弹的攻击舷角应小于相邻两舰协同反导时导弹相对被攻击舰的最小舷角,从而尽量阻止敌方舰艇编队协同反导。     

基于预测命中点的机动目标最优制导方法

针对导弹攻击机动目标的情况,提出了一种基于"当前"统计模型的预测命中点方法。首先对目标进行实时机动检测,并预测了拦截时刻目标的位置。基于预测命中点的结果,推导得到导弹攻击机动目标最优制导方法的解析解。该方法无需提前假设目标机动模式,适用性好。在多个假想的攻击场景下对制导方法进行了仿真,仿真结果验证了该方法是有效的。     

伴飞诱饵支援对反舰导弹突防舰空导弹的影响

针对舰空导弹,基于排队论的突防概率模型,计算了伴飞诱饵支援条件下,反舰导弹的突防概率和效费比;利用火力对抗条件下反舰导弹--舰空导弹Lanchester方程,分析了伴飞诱饵对作战时效性的影响.在此基础上,研究了基于突防效果的伴飞诱饵支援条件下反舰导弹对舰空导弹的突防概率与突防期望数,分析了饱和攻击条件下,伴飞诱饵对反舰...     

非奇异快速终端滑模及动态面控制的轨迹跟踪制导律

针对飞行器跟踪预设轨迹的问题,提出非奇异快速终端滑模和角度约束的轨迹跟踪制导律。通过引入虚拟目标点,提出参考轨迹曲率半径的期望视线角约束条件,建立带有视线角约束并考虑自动驾驶仪动态特性的轨迹跟踪数学模型。为了保证在有限时间内跟踪预设轨迹并避免出现奇异问题,采用快速非奇异终端滑模和动态面控制方法进行制导律设计。推导出视线角误差和轨迹跟踪误差之间的数学关系,并利用Lyapunov稳定性准则证明轨迹跟踪误差最终有界任意小。与弹道成型轨迹跟踪制导律进行仿真对比,仿真结果表明所提出的制导律具有良好的跟踪性能及鲁棒性。     

无人机规避或跟踪空中目标的自适应运动导引方法

无人机规避或跟踪空中目标可以看作是一个非线性运动导引控制问题。针对这类任务中无人机和目标存在高机动性、高时敏性等特点,提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的无人机规避或跟踪目标运动导引方法。构建了基于精细时间运动导引方法的无人机规避或跟踪空中目标问题求解框架,并将无人机碰撞规避和机动目标跟踪问题分别转化为到达虚拟目标点和与虚拟目标点交会的问题。针对碰撞规避问题,将其转化为实现平行导引的控制问题,基于Lyapunov稳定性理论设计了无人机碰撞规避导引律。针对机动目标跟踪问题,在碰撞规避基础上,根据目标点交会的要求设计了相应的目标跟踪导引律。在Gazebo平台上开展了仿真验证实验,实验结果表明:所提方法能够有效避免大过载情况的出现,并具有较强的时变和参数适应性。     

Cooperative interception with fast multiple model adaptive estimation

For the case that two pursuers intercept an evasive target, the cooperative strategies and state estimation methods taken by pursuers can seriously affect the guidance accuracy for the target, which performs a bang For the case that two pursuers intercept an evasive target, the cooperative strategies and state estimation methods taken by pursuers can seriously affect the guidance accuracy for the target, which performs a bang-bang evasive maneuver with a random switching time. Combined Fast multiple model adaptive estimation (Fast MMAE) algorithm, the cooperative guidance law takes detection configuration affecting the accuracy of interception into consideration. Introduced the detection error model related to the line-of-sight (LOS) separation angle of two interceptors, an optimal cooperative guidance law solving the optimization problem is designed to modulate the LOS separation angle to reduce the estimation error and improve the interception performance. Due to the uncertainty of the target bang-bang maneuver switching time and the effective fitting of its multi-modal motion, Fast MMAE is introduced to identify its maneuver switching time and estimate the acceleration of the target to track and intercept the target accurately. The designed cooperative optimal guidance law with Fast MMAE has better estimation ability and interception performance than the traditional guidance law and estimation method via Monte Carlo simulation.     

反舰导弹大空域变轨的三维扩展比例导引律

为了使大空域变轨弹道的理论研究更符合反舰导弹的实际运动状态,建立了反舰导弹追踪虚拟目标的三维空间相对运动模型。同时,为了保证反舰导弹大空域变轨弹道的四段弹道平滑过渡,在导引律设计时同时考虑了脱靶量要求和末端落角要求。应用Lyapunov稳定性理论求解出满足要求的三维扩展比例导引律,对大空域变轨弹道的四段弹道设计了相应的过载控制指令,并进行了仿真研究。仿真结果表明:所提出的三维扩展比例导引律可以使反舰导弹顺利完成大空域飞行任务,而且保证了反舰导弹的所有性能指标均满足要求。     

Integrated guidance and control of guided projectile with multiple constraints based on fuzzy adaptive and dynamic surface

Based on fuzzy adaptive and dynamic surface (FADS), an integrated guidance and control (IGC) approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile, which was robust to target maneuver, canard dynamic characteristics, and multiple constraints, such as impact angle, limited measurement of line of sight (LOS) angle rate and nonlinear saturation of canard deflection. Initially, a strict feedback cascade model of IGC in longitudinal plane was established, and extended state observer (ESO) was designed to estimate LOS angle rate and uncertain disturbances with unknown boundary inside and outside of system, including aerodynamic parameters perturbation, target maneuver and model errors. Secondly, aiming at zeroing LOS angle tracking error and LOS angle rate in finite time, a nonsingular terminal sliding mode (NTSM) was designed with adaptive exponential reaching law. Furthermore, combining with dynamic surface, which prevented the complex differential of virtual control laws, the fuzzy adaptive systems were designed to approximate observation errors of uncertain disturbances and to reduce chatter of control law. Finally, the adaptive Nussbaum gain function was introduced to compensate nonlinear saturation of canard deflection. The LOS angle tracking error and LOS angle rate were convergent in finite time and whole system states were uniform ultimately bounded, rigorously proven by Lyapunov stability theory. Hardware-in-the-loop simulation (HILS) and digital simulation experiments both showed FADS provided guided projectile with good guidance performance while striking targets with different maneuvering forms.     

一种变结构导引律及其在垂直命中制导中的应用

基于变结构控制理论 ,提出了一种垂直命中目标的导引律。该导引律在引入理想的视线角基础上 ,所设计的切换函数不仅保证脱靶量为零 ,而且能同时达到垂直命中目标的目的。数字仿真表明 ,该导引律与最优垂直命中导引律相比 ,不仅适用范围广 ,而且具有良好的鲁棒性能。     

一种复合制导的中末交班策略研究

针对复合制导中的中末制导交班问题,设计了一种可同时实现导引头和弹道交班的方案.中制导应用变结构控制理论设计了一种中制导律使导引头在中制导结束时指向目标;交接导引段实现比例系数的过渡,从而保证了弹道的平滑过渡.仿真结果证明了该方案能够适用于远距离制导的复合制导.     

变论域模糊自适应滑模有限时间收敛制导律

针对拦截高速机动目标的需求,研究了一种变论域模糊自适应滑模有限时间收敛制导律。推导了导弹-目标空间拦截模型,设计了三维滑模制导律;根据有限时间收敛制导律专家的经验,采用模糊自适应控制方法对滑模制导律的非切换项进行逼近,并设计了有限时间收敛模糊控制规则;提出了一种新型变论域伸缩因子,设计了基于新型伸缩因子的变论域模糊自适应滑模有限时间收敛制导律。仿真结果表明,所设计的制导律能够使导弹准确命中目标,并能够达到视线角速率有限时间收敛,且与比例制导律相比,具有更高的制导精度和更短的飞行时间。