基于Matlab的防空导弹三维弹道仿真

论述了一种基于Matlab的防空导弹三维弹道仿真方法。对导引规律和弹道仿真进行了探讨,以比例导引法为例,建立了防空导弹弹道仿真模型,讨论了部分参数的选取准则及其变化对弹道的影响,并使用Matlab语言进行了三维仿真。最后,分析了导弹速度,目标速度以及比例系数等运动参量对仿真弹道以及遭遇时间的影响。仿真结果表明:该方法对弹道优化设计有一定的意义。     

导弹最优制导律弹道仿真分析

根据导弹仿真数据,绘制可直观显示弹道特性的理想弹道曲线。给出了比例导引法的差分方程,建立了比例导引法的三维弹道仿真模型。在对比例导引法进行三维弹道仿真的基础上,分别对增量比例导引、基于二次型的最优制导律和考虑动态特性的二次型最优制导律进行了三维弹道仿真,绘制出了可直观显示弹道特性的理想弹道,计算了导弹与目标的遭遇时间,并对结果进行了比较分析。最后得出考虑弹体动态特性的二次型最优制导律具有最优性。     

增量比例导引弹道仿真研究

通过引入附加增量,对传统的比例导引方法进行改进。建立了增量比例导引方法的数学模型,运用Matlab语言进行仿真计算,分析了不同的比例导引系数、附加增量对导引弹道及导弹与目标相遇时间的影响,得到不同导引系数及附加增量下的弹道曲线和弹目相遇时间,仿真结果表明与传统的比例导引方法相比,在比例导引系数不变的情况下,选择合适的附加增量可以减少导弹与目标的相遇时间。     

超音速反舰导弹拦截策略仿真

为了研究舰空导弹对超音速反舰导弹的拦截效果,首先建立了真比例导引舰空导弹的三维矢量拦截模型,在分析反舰导弹弹道特点的基础上,分别建立了其在巡航段、机动段、比例导引段和跃升俯冲段的三维弹道模型,然后仿真了舰空导弹对处于上述四个阶段的反舰导弹的拦截弹道,对比分析了不同阶段目标机动对舰空导弹过载性能的要求,以及对脱靶量的影响。结果表明,拦截机动段和跃升俯冲段难度要比另外两个阶段更大,如果时间允许最好在巡航段和比例导引段进行拦截。     

超前修正导引规律弹道仿真分析

为了提高红外被动寻的防空导弹命中目标的精度,建立了导弹超前修正导引规律的数学模型和仿真模型,并对模型进行分析,得出此规律能确实使导弹改变飞行姿态、实现导弹弹道前向偏移的结论。超前修正导引规律是对经典比例导引规律的修正和提升,更好地满足了红外被动寻的防空导弹的性能指标和命中精度要求。     

一种改进的扩展比例导引律及其仿真

针对比例导引制导导弹攻击机动目标阶段,系统状态可观测性弱的问题,在扩展比例导引律的基础上提出了一种改进方法。该方法形式简单,易于工程实现。建立了弹目相对运动模型,基于被动跟踪的可观测性理论建立了可观测性指标,并对改进的比例导引的可观测性进行理论分析,采用MATLAB语言,对改进比例导引法的理想弹道进行了仿真,绘制出随导弹与目标参数变化的三维图像,对理想弹道的特性进行了分析。仿真结果表明,这种改进的比例导引是合理有效的,与扩展比例导引相比,该制导律能够明显提高制导过程中的可观测性,增强弹上跟踪滤波器的效果。     

具有旁侧视声纳鱼雷攻击末弹道研究

为了实现具有旁侧视声纳鱼雷攻防对抗单一目标的模拟仿真,利用力学与现代数学的方法,建立了具有旁侧视声纳鱼雷攻防对抗单一目标的弹道设计动力学模型与运动学模型,并以此建立了鱼雷导引弹道段、平行航向弹道段和程序弹道段的数学模型,该模型的建立可以实现鱼雷攻击末弹道的仿真研究.     

便携式自寻的反坦克导弹攻顶弹道研究

便携式反坦克导弹在通过击顶方式打击目标时,要同时满足落角和精度的要求,以达到对目标的毁伤效能。首先推导带落角约束的最优比例导引律;然后设计携式反坦克导弹击顶弹道方案,导弹先出筒无控,以指数规律完成爬升,采用定攻角进行滑翔飞行,弹道末端运用推导的导引律来满足对落点和落角的约束。仿真结果表明,当反坦克导弹攻击不同距离的目标时,该弹道方案具有较强的有效性。     

水下导弹导引法与弹道仿真

假设目标作直线运动时,以未来方位导引法和自动变提前角导引法两种不同的导引方法为例,建立了水下导弹的线导和自导相对运动方程、导引弹道数学模型并进行了仿真,获得了水下导弹、目标和制导站的相对运动轨迹及水下导弹与目标相对距离随时间变化的曲线和攻击效果。对水下导弹攻击目标距离的预测具有较高的参考价值。     

实现大空域变轨的三维虚拟目标比例导引律

为了实现反舰导弹的大空域变轨,提出了一种三维虚拟目标比例导引律。该导引律利用简单的控制指令就能控制导弹完成复杂的大空域变轨。采用变轨弹道可以提高导弹的机动性,有效地对抗敌方反导武器系统的拦截,提高突防能力。同时,采用变轨弹道可以增大导弹的射程,实现防区外发射,从而有效地提高发射平台的生存能力。最后,通过仿真实例证明所提出的导引律是很有效的。     

IMM-EKF的弹道导弹轨道实时动态预测

快速准确的导弹轨道预测是有效进行导弹防御的前提。提出一种基于IMM-EKF的弹道导弹轨道实时动态预测方法,对导弹发射点和落点分别进行动态预测研究。首先,构建不包含导弹先验信息的IMM-EKF弹道估计器;其次,定义一种模型概率累积因子,用于估计导弹的关机时刻及相应的运动状态;最后,基于导弹运动状态的实时估计,动态预测落点和发射点。仿真实验结果表明:该方法能实时动态预测导弹发射点和落点;发射点预测应利用主动段状态估计,而落点预测则在导弹自由段早期进行为宜。     

弹道导弹预警仿真系统中弹道构造方法

建立符合作战想定要求的弹道导弹飞行轨迹模型,并按仿真时间步长推算弹道导弹的位置状态,是构建弹道导弹预警探测仿真系统的首要任务。首先在不考虑地球自转的情况下,按照指定的发射点和落点,依据最小能量弹道理论建立了弹道导弹关机点参数计算模型和被动段运动学模型。在此基础上,采用迭代的方法计算考虑地球自转时的弹道导弹关机点参数,并在地心惯性直角坐标系下构造了弹道导弹的被动段弹道。最后将利用法构造的弹道参数与STK中对应参数进行了对比分析,结果证明了所提出方法的正确性。     

地地弹道导弹射击精度评估与分析

在分析射击弹道的基础上,建立了射击精度评估的简化数学模型,针对某型导弹飞行弹道仿真数据进行射击精度评估,精度指标与仿真结果一致,满足射击要求.     

某型滑翔增程靶弹方案弹道设计

针对某滑翔增程靶弹的无动力特性,综合各方面因素,提出一种具有近似平飞段的方案弹道。选择相关参数,设计了一种具有近似平飞段的高度变化律,提出了改进的攻角表达式,得到无动力靶弹三自由度铅垂平面的运动模型。数字仿真证明,这种方法合理可行,满足了靶弹各项战技指标,实现靶弹的近似平飞,方案弹道能较好地追踪给定高度变化,具有较高的工程应用价值。     

滑翔导弹再入拉起段弹道优化设计与制导

对滑翔导弹再入弹道进行了分段,根据再入拉起段的特性建立了弹道优化设计模型,认为导弹在再入拉起段弹道终点时应处于纵向力平衡状态,使用Gauss伪谱法进行了再入拉起段的能量最优弹道优化计算;利用基于伪谱法优化的弹道在线生成,实时产生控制指令,实现了再入拉起段的闭环弹道控制.仿真结果表明,Gauss伪谱法弹道优化具有精度高、计算时间短等特点,闭环弹道控制能较好地消除风、再入参数偏差等干扰的影响,具有应用于在线制导的潜力.     

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。     

基于虚拟目标的反舰导弹的最优制导律研究

为了对抗敌方预警系统的跟踪、预测以及远程防空导弹的拦截,反舰导弹的飞行弹道应采用大空域变轨弹道。将弹目相对运动分解为俯仰和航向两个平面内的运动,考虑了制导过程中能量消耗最小以及末端角度要求,分别设计了两个平面内的最优制导律。利用该制导律可以引导反舰导弹向大空域内任何虚拟目标进行变轨机动,从而实现了各种各样的大空域变轨弹道。只要虚拟目标参数设置合适,反舰导弹的各项性能指标均能满足要求。弹道仿真表明了所设计的最优制导律的有效性。     

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。