拦截弹推进及弹道参数的模糊优化研究

在拦截弹推进系统和弹道参数的设计中 ,引入多目标多约束的模糊优化方法 ,在约束条件一定的情况下 ,合理选择和分配几个重要的设计变量 ,使得拦截弹的总质量最小、拦截时间最短。     

基于ADAMS和ANSYS的箭伞系统刚柔耦合仿真分析

为了更加准确模拟空中发射过程和提高其安全性,搭建了空中发射技术的联合仿真系统。首先在Solidworks中建立了运载火箭、载机、阻力伞以及伞绳的实体模型;然后将其导入有限元分析软件ANSYS中,对其进行有限元分析,得到模态中性模型;最后将柔性体代替刚性杆,利用ADAMS进行动力学仿真,实现了基于ADAMS与ANSYS的空投火箭联合仿真。仿真结果表明柔性体对空中发射运动精度和安全性的影响不容忽视。     

空中多飞行器飞行轨迹优化数值仿真

针对空中多飞行器在复杂环境中飞行轨迹的多目标最优问题，分析了多飞行器飞行过程中各种可视和不可视约束条件。基于在回避威胁区前提下燃料消耗最少、飞行时间最短的综合性能指标，采用“多方法组合”思路，提出了改进动态规划法和多点边值法组合算法，并进行了仿真验证，大量C＋＋数值飞行仿真结果表明该算法能够在考虑外界复杂环境和飞行器各种约束条件下快速规划出空中多飞行器的最优飞行轨迹，该组合算法具有一定的实用性和创新性。     

弹道导弹多层拦截模式仿真研究

弹道导弹多层拦截是目前较为有效的一种拦截方案。为提高弹道导弹的拦截效率,建立了多目标非线性规划模型,并运用运筹学理论,根据漏截概率和拦截器消耗2个指标为目标进行了优化设计。然后,结合具体案例仿真分析了"发射—发射"和"发射—评估—发射"2种拦截模式的性能,给出了有效拦截方案。结果表明,在防御系统具备杀伤评估能力的前提下,"发射—评估—发射"模式是最优的多层拦截方案。     

基于MAS的区域反导发射车协同拦截规划研究北大核心

发射车协同拦截规划是区域反导战术级目标分配后确定最优拦截方案的决策问题,对于直接提高拦截效费比具有重要意义。首先分析了协同拦截的物质基础、协同过程和协同特点,然后给出了基于多智能体系统(multi-agent system,MAS)的协同拦截规划模型、规划算法,最后计算了发射车可协同拦截次数,构建自适应协同拦截模式决策模型。开展基于MAS的区域反导发射车协同拦截规划研究,为实现发射车协同拦截规划顶层设计夯实坚实的技术理论基础。     

基于MAS的区域反导发射车协同拦截规划研究

发射车协同拦截规划是区域反导战术级目标分配后确定最优拦截方案的决策问题,对于直接提高拦截效费比具有重要意义。首先分析了协同拦截的物质基础、协同过程和协同特点,然后给出了基于多智能体系统(multi-agent system,MAS)的协同拦截规划模型、规划算法,最后计算了发射车可协同拦截次数,构建自适应协同拦截模式决策模型。开展基于MAS的区域反导发射车协同拦截规划研究,为实现发射车协同拦截规划顶层设计夯实坚实的技术理论基础。     

地空导弹群火力优化分配模型

地空导弹群火力优化分配是对多批空中目标分别选择最有效的地空导弹火力单元进行拦截,形成最佳兵力、兵器使用方案,它是地空导弹武器指控系统的一项重要功能。从研究地空导弹群火力优化分配过程出发,建立了地空导弹拦截适宜性检查模型、射击优先度指标计算模型和火力分配方案优化模型,为仿真地空导弹群火力优化分配过程提供了模型依据。     

通用防空反导火力优化分配方法

针对通用防空反导实时火力优化分配问题,分析了火力分配原则,综合考虑资源约束、空间关系约束以及人工干预等约束条件,以拦截效能最大、消耗费用最小为目标建立火力优化分配模型,并详细设计了拦截效能和消耗费用的表示模型;在该模型基础上,设计了一种基于离散粒子群的优化求解算法;通过仿真验证了模型的合理性和算法的可行性,对通用防空反导指挥控制系统研制具有一定指导意义.     

基于文化遗传算法的雷达组网优化部署

针对雷达组网优化部署的原则,建立了一种空域探测覆盖系数的雷达组网模型,探讨了在实际阵地环境下的雷达组网简要约束条件。采用一种混合型的文化遗传算法,对该模型进行了仿真验证,给出了在雷达组网优化问题中的求解过程。结果表明,该种算法优于遗传算法,能有效地指导搜索,大幅度缩小了寻优的解空间,提高组网优化部署效率,同时得到雷达组网的最大探测区域,满足实际环境下的约束条件,优化部署具有较高的应用价值。     

基于MOEA/D的柔性结构燃料—时间多目标优化控制研究

利用基于分解的多目标优化算法(MOEA/D)研究了柔性航天器多目标优化的rest-to-rest机动问题.基于空间飞行器刚柔耦合动力学方程,提出了最小时间-最少耗能的多目标优化控制模型;给出了基于MOEA/D的算法框架,并对柔性飞行器空间机动问题进行了多目标优化控制的分析设计;典型算例表明该算法可有效地应用于柔性航天器姿态机动控制器的分析设计之中.     

滑翔飞行器多目标弹道优化的进化-配点混合求解策略

针对高超声速滑翔飞行器弹道多目标优化问题,综合考虑计算效率和精度,结合分解进化算法与配点法提出一种混合求解策略。根据滑翔飞行器动力学模型和弹道设计中需要考虑的约束条件,建立飞行器多目标弹道优化模型。利用控制量离散化方法将多目标弹道优化问题转化为带约束的多目标参数优化问题,并采用罚函数法处理约束条件,随后利用分解多目标进化算法进行求解。为了提高弹道优化的精度,将椭球聚合法与配点法相结合,以多目标进化算法得到的Pareto解作为初始解进行迭代求解。通过典型的复杂约束多目标弹道优化的算例表明,所提出的混合求解策略能够获得满足复杂约束要求的Pareto最优解集,实现有效的多目标弹道优化。     

面向协同探测的多机雷达功率时间联合优化分配算法

针对多目标搜索及跟踪场景,研究了面向协同探测的多机雷达功率时间联合优化分配算法。首先,基于信号检测理论和克拉美-罗下界,分别推导了雷达搜索性能与跟踪性能评估指标;在此基础上,建立了面向协同探测的多机雷达功率时间联合优化分配模型,即以最大化雷达工作性能指标为优化目标,以满足给定系统资源限制为约束条件,对雷达搜索及跟踪任务中节点选择、辐射功率和任务时间等参数进行联合优化设计;最后,针对上述优化问题,采用基于内点法和粒子群算法的三步分解算法进行求解。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能够在满足给定系统资源限制的条件下,有效提高雷达系统搜索性能和跟踪精度。     

面向空域和机动性的拦截弹能量管理优化研究

研究了拦截弹能量管理优化问题,通过分配拦截弹的第3级双脉冲固体发动机推进剂装药量,使拦截弹的作战空域和机动性综合最优。首先建立了拦截弹质量和动力模型,然后提出了拦截弹空域、全弹和第3级Ⅱ脉冲机动性分别最大的单目标优化模型,以及其综合性能最优的多目标优化模型。最后采用粒子群优化算法,面向拦截弹空域和机动性,对第3级双脉冲装药量分配进行了优化及分析。     

基于空间发射的远程交会路径规划

研究了空间平台发射追踪器的相关技术和组合机动路径规划策略。首先对空间发射方式、发射窗口和发射初始姿态需求进行了系统分析,选择了合理的发射方式,提出了发射方案设计策略。针对空间平台发射追踪器实现与目标远程交会的组合机动问题,进行了基于投放发射的空间交会任务分析。建立了非线性多冲量推进最优变轨数学模型,以及基于空间发射的多约束多参数组合机动路径规划模型。设计了遗传算法+序列二次规划串行混合求解策略进行求解,并对发射方案和参数选择的必要性进行了仿真分析。仿真结果表明,本方法能够有效实现基于空间发射的远程交会任务设计及组合机动路径规划。研究结果为空间发射任务和组合机动路径规划提供了有价值的参考。     

反导指挥决策的拦截可行性建模

反导已成为现代防空作战的首要任务,而拦截可行性分析是反导指挥决策的重要环节。对弹道导弹目标与飞机目标不同点进行了分析,针对弹道导弹目标的弹道特点深入研究了反导拦截的空间、时间、武器约束条件,建立了反导拦截可行性的数学模型,并给出了实现反导拦截可行性模型的软件算法。通过实际应用表明此方法是切实可行的。     

垂发超近程导弹弹道优化设计

垂发超近程导弹弹道优化设计是通过设计飞行攻角和发动机推力参数使得导弹性能指标达到最优或次优。针对超近程导弹垂直发射的特点给出发动机推力的分段准则,设计导弹初始飞行状态、飞行过程状态和终端弹道状态参数等约束条件,建立导弹运动学模型和多约束条件下弹道优化模型。基于hp-伪谱法将弹道优化问题转变成非线性规划问题。最后将优化方案所得的结果和遗传算法的优化结果进行对比分析验证优化方案的合理性。仿真结果表明可为垂发超近程导弹弹道设计提供参考。     

一种基于蚁群算法的准动态防空武器分配算法

武器目标分配问题是一个典型的限制组合优化问题,旨在得到在整个防御阶段中针对目标函数的最优武器分配方案。分配算法主要分为静态和动态两大类。针对传统静态分配模型中存在的几点问题,提出了基于时间窗的准动态武器目标分配算法,该算法综合考虑拦截概率、拦截时间和武器耗费多个优化指标,并将该算法推广至多类防空武器的优化分配中。通过大量实验验证,该算法在性能、时间复杂度等方面均有较大优势,并且能较好地适应战场态势的变化,及时调整分配方案,具有很好的实用性。     

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。     

防空导弹武器系统对目标群射击效能分析

针对当前空中来袭目标的主要特点,选择单个目标群作为研究对象,探索防空导弹武器系统的射击效能问题.一定假设条件下,以杀伤全部来袭目标的概率为效能指标,通过对防空导弹武器系统射击过程的分析,建立了拦截循环次数模型和多个拦截循环的射击效能模型,由这两个模型可以计算出对目标群的射击效能.通过仿真计算,分别分析目标通道数、来袭目标数、拦截循环次数、目标速度对防空导弹武器系统射击效能的影响,结果符合实际,验证了拦截循环次数模型的适用性和采用多个拦截循环射击效能模型的合理性.     

基于小生境蝙蝠算法的联合远程打击武器目标分配问题建模与求解

针对联合远程打击作战筹划中武器目标分配问题,使用数学建模与仿真分析相结合的方法,研究了联合远程精确打击武器目标分配基本原则,构建了武器目标分配问题的多目标优化数学模型;对目标函数和约束条件进行处理,将该模型转化为单目标优化问题;提出了一种结合小生境淘汰思想的改进蝙蝠算法,用来求解武器目标分配的近似最优解。实验分析表明:该算法能够有效改善蝙蝠算法的收敛特性,适用于联合远程打击作战武器目标分配问题的求解。