基于摄动理论的落点预测算法研究

针对弹道修正控制系统需要实时进行落点预测的问题,分析了脉冲弹道修正弹弹道特点以及脉冲发动机点火条件,并根据摄动理论,提出了一种快速落点预测算法。该算法通过对标准弹道和扰动弹道的解算获取样本点,采用回归方法求解落点预测模型。并基于该落点预测算法,设计了一种适用于简易修正弹的弹道修正方案。六自由度弹道仿真结果表明,该落点预测算法精度达到控制系统的精度要求,采用该控制方法的弹道修正弹,落点散布误差也大幅降低。     

舰炮一维修正弹校正诸元误差和预测误差试射

由于工作原理不同,舰炮使用传统无控弹试射方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和试射的必要性,提出了一维弹道修正弹校正射击诸元误差和预测误差试射新方法。首先通过分析对海射击以实际观测弹着水柱与提前点偏差作为发射诸元误差的精度,以及以预测弹着落点与实际观测弹着水柱偏差作为预测误差的精度,提出了求取诸元误差和预测误差的方法,论证了试射发数;然后从距离上和方向上校正诸元误差和预测误差。假设各误差值,通过仿真计算表明,按新方法试射能够显著提高射击精度。     

末段修正弹一种修正方案

为了在弹道末段对弹道偏差实施修正,建立了脉冲控制力下的六自由度弹道模型,研究了单个脉冲修正能力的快速估算方法,并由落点弹道偏差量确定脉冲方向角和点火数,由此提出一种较为精确的修正方法。利用上述模型和算法,进行了仿真计算。仿真结果表明:脉冲控制可有效地修正弹道偏差,对算例中给定的目标偏差量,纵向修正误差约为10%,侧向修正误差约为5%。     

舰炮一维弹道修正弹射击误差分离和校正研究

由于工作原理不同,传统无控弹射击校正方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和射击观测特点,提出一维弹道修正弹射击校正新方法,首先通过修正机构不工作,利用观测弹着点相对预测弹着点偏差平均值校正火控设备预测弹着点误差;然后利用修正弹正常工作时观测弹着点相对目标（或提前点）偏差平均值校正修正机构误差。假设各误差值,通过解弹道方程仿真计算表明,按新方法射击校正能够显著提高射击精度。     

弹道修正弹火力分配

相对于无控弹,弹道修正弹的射击精度大幅提高,原有的无控弹的火力分配方案已不适用于弹道修正弹,因此对无控弹与修正弹的集火射击特点进行了研究,提出了一种针对弹道修正弹的均匀分块火力分配方案,仿真实例证明,该方案合理有效,可以根据所要达到的毁伤概率迅速计算出分块形式以及各个分块的瞄准点与耗弹量,便于应用。     

简易脉冲修正力控制算法研究

采用基于落点预测的方法,对脉冲修正控制进行研究。简化弹道模型;建立脉冲修正控制算法,包括发动机启控条件、选择算法、理想启控方位角和等效脉冲修正力等;以落点偏差为评判依据,分析多因素耦合对脉冲修正效能的影响,包括发动机个数、修正力大小与作用时间、修正阈值及弹体滚转速度等。通过仿真,证明该控制算法是有效的。     

末修迫弹修正效果影响因素分析

在对脉冲控制迫弹末修原理简单介绍的基础上，在六自由度弹道模型上进行了蒙特卡洛仿真打靶试验。分析在落点预测导引模式和XZ追踪导引模式下，脉冲启控时刻、脉冲个数和修正模式对修正效果的影响，并对两种导引模式修正原理和特点进行详细的对比分析，得到两种导引模式下确定脉冲参数的原则。     

地球模型偏差对远程弹箭弹道仿真的影响及修正

针对地球模型精确度影响远程弹箭弹道仿真的问题,分析了地球模型偏差对弹道仿真精度的影响并加以修正。采用总的地球椭球系,在已有弹道模型的基础上,分析了垂线偏差的产生机理及其对定向定位参数的影响,并由此得出弹道几何偏移随定向偏差的变化规律,研究了引力加速度初值偏差对弹道的误差累积,并对由水准面不平行性造成的实际落点高差进行了理论推导。对比仿真算例表明,考虑地球模型偏差影响的仿真结果与不考虑的情况下差别较明显,在远程条件下对弹道仿真精度的影响不容忽视。     

弹道修正弹射程偏差预测与阻力板展开时机优化

根据弹道修正弹阻力板的展开控制对于射程偏差预测要求的实时性,提出基于摄动原理的射程偏差预测算法.为解决阻力板修正能力在线计算数据量大的问题,提出在弹载计算机上装定阻力板修正能力表格的方法,给出发射前计算修正能力表格的过程和飞行中使用修正能力表格的步骤,提出阻力板展开时机的优化判断条件,并采用该方法对某型弹道修正火箭弹射程修正控制进行仿真试验和飞行试验.仿真试验结果表明,当目标射程为33 565.4m时,经修正后火箭弹的射程偏差能控制在20m以内;飞行试验结果表明,弹道修正火箭弹的射程偏差实测为24m,射程精度得到明显提高.     

一种防空指令修正弹控制模式研究

针对防空指令修正弹的方案设计问题,探讨了一种通过选择弹丸在有控段某点停止控制而恰能完成修正指标的外弹道控制模式,推导了有控弹丸平均侧向速度和剩余飞行时间的估算公式,给出了最佳停控点的确定判据.对上述控制模式进行了仿真计算,得到不同修正条件下的侧偏修正量及攻角曲线.仿真结果表明,该控制模式具有较高的控制精度,侧偏修正最大误差不超过±2.5%,且在该模式下弹丸也可保持飞行稳定.该研究结果可用于指导防空指令修正弹的方案设计.     

线性弹道模型建立与仿真

对6自由度刚体弹道模型进行了线性化,得到了线性弹道方程组。求解线性弹道方程组得到其解析解,并给出详细求解过程。以6自由度刚体弹道模型为基准,在不同射角条件下用6自由度刚体弹道模型和线性弹道模型进行了弹道仿真。仿真结果表明:该线性弹道模型能满足工程精度要求,它模型简单,弹道计算方便快速,在弹道滤波处理中可作为卡尔曼滤波模型,也可作为弹道快速模型用于简易制导弹箭预测控制系统设计。     

A trajectory for homeland ballistic missile defense

The Ground-based Midcourse Defense system is intended to protect the US homeland against limited attacks from intermediate- and long-range ballistic missiles. It has succeeded in intercepting target missiles and can engage a threat launched from North Korea or the Middle East, targeting any point in the USA. Nevertheless, high-profile struggles and program changes related to homeland ballistic missile defense (BMD) continue to make headlines. The most significant struggle has been a string of three straight intercept test failures over five years, followed by the recent successful intercept test in June 2014. This article first briefly reviews the current threats of concern. It then examines homeland BMD policy objectives, followed by the current major technical issues in supporting these objectives and, then, the likelihood of negating a warhead. Finally, it highlights major considerations that should be part of the trajectory the US government takes moving forward.     

再入飞行器弹道系数的自适应估计

运用Kalman滤波方法对再入飞行器的跟踪问题进行了分析,在动力学噪声已知的情况下,给出了一种弹道系数的自适应估计方法;在动力学噪声未知时,给出了弹道系数和动力学噪声方差的自适应估计方法。仿真算例表明这种方法是合理有效的。     

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。     

临近空间高超声速目标拦截弹弹道规划

利用弹道规划设计了针对临近空间高超声速飞行器的拦截弹道。分析了临近空间高超声速目标拦截问题,将其定性为临近空间的远程高超声速拦截,并提出弹道规划需求;设计了一种两级助推的拦截弹,建立了考虑地球曲率和自转的拦截弹质点平面运动模型;根据弹道规划需求设计弹道约束,以末速最大、与终点距离误差最小和全程热量最小为指标建立拦截弹弹道规划问题;采用粒子群算法求解弹道,结果表明:符合约束的规划弹道是高抛再入形式,与比例导引弹道和准最佳弹道相比,拦截弹大部分时间飞行在大气层外,有效降低了气动热效应影响和对弹体材料的性能需求,且为末制导段提供良好的初始工作环境。     

基于车辆稳态动力学特性的汽车动态轨迹规划

针对高动态环境下驾驶辅助系统（ADAS）的轨迹规划问题,提出基于车辆稳态动力学特性的动态轨迹规划算法。该算法首先在交通车轨迹预估基础上建立搜索空间,接着利用车辆稳态动力学模型作为轨迹发生器,在搜索空间中对轨迹发生器产生的轨迹进行评价,最后根据驾驶意图和优化条件选择最优轨迹。文章采用基于最优加速度预瞄理论的轨迹跟踪算法,建立了七自由度车辆动力学模型,并在Simulink环境下搭建仿真平台,进行超车仿真实验。实验结果表明,本文提出的算法可行、有效。     

二维弹道修正弹修正方法

为提高弹箭密集度,采用阻力修正原理进行纵向距离修正;增设阻尼片,调节炮弹的极阻尼力矩来改变炮弹旋转速度,进而调节偏流大小来实现侧向弹道修正,是一种低成本的二维弹道修正技术。基于牛顿流理论、经验公式和风洞实验数据提出了组合式二维修正机构弹道修正弹的扩增阻力系数和扩增极阻尼力矩系数计算方法,对不同阻力环、阻尼片结构的气动力进行了数值计算分析。分析了组合式二维弹道修正弹的侧向弹道修正原理,建立了其飞行弹道数学模型,对阻力环、阻尼片机构在飞行弹道上不同位置处作用对应的射程修正量、侧向弹道修正能力和动态飞行稳定性进行了数值计算。结果表明:该二维弹道修正技术可以满足对弹道纵向和侧向偏差修正的需求,且不影响炮弹的飞行稳定性。     

基于运动合成的小推力轨道优化方法

针对小推力轨道优化设计问题,提出一种基于运动合成的新方法。给出基于运动合成的小推力轨道机动表达方式,将小推力轨道运动分解成相对独立的三项:单独考虑日心引力的二体轨道运动,单独考虑小推力的运动,以及小推力的存在引起的日心引力摄动作用下的运动。分别给出各项运动的解析表达式,通过合成叠加得到小推力轨道的近似解析解。在此基础上,将小推力轨道优化问题转化成非线性规划问题,并利用序列二次规划方法求解。以小行星1989ML、火星和金星交会任务为例分别进行仿真实验,结果表明,所设计轨道满足任务约束,验证了该方法具有可用性和高效性。     

跳伞投放指挥与降落轨迹模拟系统

建立了跳伞高度合成风、应飞磁航向、投放时间算法模型和降落轨迹模拟系统,实时给出逆风绳拉跳伞的投放诸元,绘制逆风绳拉跳伞平面投影轨迹、逆风绳拉跳伞原位立体降落轨迹和模拟跳伞降落轨迹。通过实际应用,验证了系统的有效性和实用性。该系统提高了跳伞投放计算的精度和速度,提高了跳伞指挥的工作效率,实现了跳伞指挥自动化。     

防空导弹弹道跟踪制导规律研究

根据李亚普诺夫稳定性原理,利用基准优化弹道参数构造滑动面,提出了一种新的弹道跟踪制导规律。对跟踪制导规律的数学原理进行了描述,给出了详细的推导过程和二维平面弹道仿真数学模型及仿真结果。结果表明所提出的弹道跟踪制导规律能使导弹快速跟踪基准优化弹道。