基于混合遗传算法的拦截弹道优化方法

传统的遗传算法中,交叉和变异样本的选择直接影响算法的收敛.通常根据工程实际需求调整交叉和变异样本的选择概率来提高遗传算法运行的有效性和防止早熟现象的发生.将传统的单纯形搜索算法与遗传算法相结合,提出了一种混合遗传算法,并在算法中增加了加速循环操作,提高遗传算法在求解优化问题特别是工程应用中的有效性,以便优化拦截弹道.数学仿真结果表明该方法能够有效地解决迎面拦截弹道问题.     

潜射导弹无动力运载器规避弹道仿真

基于无动力运载器规避弹道方案的可行性,建立了潜射导弹无动力运载器水弹道数学模型和海流模型,运用模拟退火法优化得出满足出水约束条件的预设偏航角可行域,并分别对艇速和海流影响下的规避弹道进行了仿真研究。仿真结果表明,发射艇速对规避弹道影响较为微弱;在预设偏航角可行域内偏航角越大,偏移距离则越大,且与规避方向相同的海流增大了预设偏航角可行域,使规避任务更容易实现,而方向相反的海流很可能对规避弹道产生颠覆性影响。仿真结论具有重要的工程参考价值。     

基于GPU的弹道快速计算方法

针对目前飞行器航迹规划中弹道计算量大、耗时长的问题,结合GPU大规模并行计算特性,提出了一种基于GPU的弹道快速计算方法.该方法以4阶Runge-Kutta (R-K)法为基础求解弹道微分方程组,通过计算资源的分配、数据流分段将弹道计算任务映射到GPU线程模型,利用CPU加GPU异构模型的数据流控制能力,实现上千条弹道的并行计算;实验表明该方法计算精度满足要求,并获得几十倍理想加速效果;也为航迹规划系统其他大规模并行计算提供了新的解决思路.     

弹道导弹自由段拦截窗口建模与仿真

为有效应对战术弹道导弹的威胁,必须提高拦截系统对目标的预警和探测能力。合适的拦截窗口对拦截效果将起到关键作用。根据拦截窗口的定义,给出了最早拦截点与最晚拦截点的确定方法;提出了通过弹道导弹的飞行弹道求解自由段拦截窗口的计算方法。并以弹道导弹为拦截目标进行了仿真分析。算例仿真说明,拦截弹的拦截低界以及弹道导弹的关机点速度是影响拦截窗口的主要因素。     

自然风对旋转弹丸外弹道性能影响的仿真研究

为研究自然风对旋转弹丸外弹道性能的影响,基于坐标变换理论考虑了地球曲率变化对刚体弹道模型的作用,分析了自然风对各气动力和气动力矩的影响,建立了非标准条件下的刚体外弹道模型。应用该模型对某105mm榴弹不同风速、风向下的外弹道过程进行仿真,结果表明,自然风对飞行弹丸的攻角姿态有较大影响,进而影响弹丸的射程和方向偏移量;自然风对弹丸攻角姿态的影响在弹丸飞行的初始阶段风速大小起主要作用,而在弹丸飞行的中间阶段则是风矢方向起主要作用。     

基于外弹道算法的C-RAM火控处理技术

本文针对RAM目标的特点，在敌方射面坐标系建立了目标运动模型，并利用此弹道微分方程建立目标状态方程和量测方程，在得到RAM目标的火控滤波数据后，利用弹道质点运动方程预测求取飞行时间后的目标未来点，从而提高了火控系统对RAM目标的解算精度。通过仿真计算，验证了此处理方法的有效性。该论文的主要内容是从工程实践中的总结，有一定的创新性。     

满足大动压模拟要求的试验弹道优化设计

为了解决弹道导弹在高海拔发射场进行飞行试验时的大动压检验问题,提出一种模拟大动压条件的试验弹道设计方法。针对发射场的实际特点,建立残骸再入的动力学模型与落区边界模型;将大动压模拟条件转化为过程约束,提出一种主动段联合优化策略。基于自适应模拟退火算法,分别设计了三组满足不同大动压模拟条件和各项约束的试验弹道,并给出了对应的落区调整方案,验证了该方法的可行性。设计结果表明,最大动压主要出现在一级,一级最大负攻角增加,则最大动压也明显提高;同时调整发射方位角和二、三级程序角可以保证试验弹道满足弹头落点约束条件。     

水面舰艇规避尾流自导鱼雷模型

对潜射尾流自导鱼雷的防御是水面舰艇面临的最大难题之一。首先,概括了尾流自导鱼雷的制导原理,分析了一种广被提及的规避方法——交叉航迹规避所存在的不足。其次,从尾流自导鱼雷的弹道控制特点出发,提出了一种向雷转向规避、诱雷逆向追踪的机动方法,并通过对典型态势的分析建立了数学模型。最后,进行了仿真计算,分析并比较了不同规避机动方法的应用条件。结果证实:在给定的鱼雷报警范围内,向雷转向规避的对抗效果明显优于交叉航迹方法。     

高超声速飞行器低可探测性滑翔弹道优化方法

为进一步提高高超声速飞行器的突防性能,提出高超声速飞行器低可探测性滑翔弹道优化方法。考虑飞行器180°×360°方向的雷达散射截面,针对原数据尖峰多、收敛难的难题,运用高斯滤波法对其进行预处理,既不改变原数据趋势又加以平滑,提高优化问题收敛性能。为使计算所用雷达散射截面数据具备较强的保真性,采用三次样条插值方法调用离散数据计算实时雷达散射截面。完成了高超声速飞行器低可探测性滑翔弹道优化问题的建模,以探测概率为目标函数,运用hp自适应Radau伪谱法优化求解,采用逐步计算策略进一步提高优化效率和收敛性能。与传统最短飞行时间弹道对比表明,该方法有效降低了飞行器被雷达发现的概率。     

虚拟战场环境中火炮外弹道可视化研究

在某合成战术对抗仿真训练系统中,为提高训练的沉浸感和打击仿真结果的可信度,需要对火炮弹丸的外弹道进行可视化建模与仿真。采用空气动力学简化方程对弹丸飞行轨迹进行数学建模,并用显示欧拉法求解弹丸在虚拟战场环境中的位置;然后对弹丸从发射、飞行到弹目交汇爆炸的全过程产生的视效、声效进行了可视化的设计;基于UNITY 3D仿真引擎对火炮弹丸的外弹道进行了渲染实现,并将算法模型封装为动态库,便于将来的复用。经部队试用验证取得了较好的训练效果。