基于旋量方法的高超声速飞行器三维非线性伪最优制导律设计

针对高超声速飞行器制导过程中的通道耦合问题,设计一种基于旋量方法的三维非线性伪最优制导律。引入角度矢量、视线旋量、视线旋量速度等概念,通过等价性证明,得出视线旋量、视线旋量速度控制分别与视线方位、视线角速度控制具有一致性的结论,从而将制导问题转化为视线旋量和旋量速度的控制问题;基于旋量方法构建弹目视线旋量、视线旋量速度模型,构建得到飞行器制导的三维非线性模型;为避免直接求解Riccati微分方程过程的复杂性,引入伪控制变量,将三维非线性制导模型转化为线性制导模型;分别针对无终端约束和有终端约束情况,基于二次型最优方法得到三维非线性伪最优制导律。该制导律避免了通道解耦,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。     

考虑弹体动态特性的机动效率约束导引律

针对考虑交会角和过载约束导引律在大机动时能量损失大的问题,提出一种考虑导弹机动效率的多约束制导律。应用最优二次型原理推导出考虑一阶弹体延迟的时变导引系数闭环次优制导形式,将导弹机动时刻阻力系数引入时变权系数,并通过迭代确定机动效率约束边界。将时变约束表示成剩余时间与弹体延迟时间的函数,代入制导指令,进行弹道仿真。结果表明,对于常值与机动目标,文中制导律与过载约束导引律同只考虑交会角约束的导引律相比,对目标均能实现末端弹道成型要求,而考虑机动效率的制导指令分配更为合理,在避免指令加速度饱和的同时有效降低了拦截末端速度损耗,提高制导精度与毁伤效果。且该制导律中时变权系数无须配平求解,在保证精度的同时极大地提高了迭代速度。     

高超声速乘波飞行器三维流场的并行数值模拟

针对高超声速乘波飞行器三维绕流流场,在基于LINUX+MPI系统的分布式并行计算平台上,并行求解了三维雷诺平均的N-S方程。并行数值方法采用的是有限体积方法(FVM)、OC-TVD差分格式、B-L代数湍流模型及流场分区的并行方法。计算结果表明,所采用的并行数值模拟方法能够求解包含强激波的流场,激波穿越区域边界时无断层、错位等通量不守恒的现象。并行计算效率高,8个处理机计算时的并行加速比达到了6 8。     

机动发射条件下助推滑翔导弹射击诸元快速解算

针对机动发射条件下助推滑翔导弹对全程弹道快速生成的迫切需求,在弹道设计中选取7个关键性控制量参数作为全程弹道射击诸元,并提出与之相对应的诸元解算算法。将全程弹道分为助推段、初始下降段、滑翔段和俯冲攻击段,在统一化运动模型描述的基础上,运用参数化迭代的思路,依次对不同飞行阶段诸元进行了快速求解,满足多种复杂约束条件。在全程诸元迭代解算模式的基础上,提出助推段沿用中心弹道诸元,仅对其他射击诸元进行重计算的部分诸元迭代解算模式。仿真结果表明:采用所提助推滑翔导弹射击诸元快速解算方法,可在大范围机动条件下对远距离地面固定目标进行快速精确打击。     

基于邻域最优控制理论的中制导弹道簇生成

针对临近空间高超声速目标飞行速度快,跟踪预测难的特点,提出了在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。首先,通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战,阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性,其次,将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题,应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道,再次,应用邻域最优控制理论,针对终端约束条件进行调整,设计了邻域最优弹道簇的生成算法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

耗尽关机制导方法研究

本文研究了固体弹道导弹耗尽关机制导方法,提出了一种适用于无推力终止系统工作的固体弹道导弹．在要求能量随机耗尽条件下的混合制导模型,并进行仿真分析,论证了方案的可行性。     

弹道导弹滚动飞行稳定仿真

弹道导弹在助推段需要滚动突防,减少强激光照射的驻留时间,可以有效地对抗激光反导,但姿态稳定的实现则有很大的不同。利用经典控制理论和多变量频域理论设计了导弹的自动驾驶仪,仿真结果表明,对静不稳定导弹的一级助推段可以实现低滚速下的稳定飞行。     

要地反巡探测系统漏警率的建模及评估

要地反巡探测系统的设计需根据作战指标确定系统能力,此问题涉及到系统的建模及效能评估。应用随机服务理论,对要地反巡探测系统的搜索过程建立了M/D/C模型。根据M/D/C模型计算公式,以AR320地基监视雷达、地空联合探测的搜索过程为算例,验证了搜索模型的正确性,给出了目标漏警率、搜索波束数量与目标出动强度的关系。此模型扩展性良好,研究结果可对系统的设计和评价有所借鉴。     

防空反导网络化作战发展研究

网络中心战是信息时代重要的作战形式,可将战场信息优势转化为决策优势,是信息技术在军事领域应用的必然选择,网络中心战在防空反导领域的应用也称为防空反导网络化作战.主要跟踪研究了国内外网络中心战的最新进展和发展趋势,分析了网络化作战的特点和关键技术,针对我国防空反导武器系统的现状,提出了防空反导网络化作战的发展建议.     

基于预警时间窗口的空天反导预警体系构建

如何构建一个完善的反导预警体系并确保反导预警时间充足是当前的一个研究热点,创新性地应用反导预警时间窗口分析各类预警系统的性能,并为反导预警体系构建给出相关决策依据。首先结合预警时间窗口的概念,给出天基支援下预警时间窗口的数学描述;然后,建立了反导预警过程中攻防双方的数学模型及仿真方法;接着,对反导预警时间窗口的计算进行了具体分析;最后,结合具体仿真实例,分析了天基预警卫星对反导预警时间窗口的扩展作用,得出了一些较为实用的结论。