子母拦截器集群拦截策略研究

针对采用机动突防技术的弹道导弹弹头,提出了子母拦截器的拦截策略。通过使子母拦截器的每个子拦截器的初始拦截速度矢量相互偏置一个角度,从而在预计拦截距离上形成多个基准拦截点,这样可以有效地降低目标提前机动对子母拦截器命中概率造成的影响。建立子母重拦截器6自由度模型,模拟子母拦截器攻击过程,仿真结果表明这种拦截策略有助于提高子母拦截器对机动再入弹头的拦截命中概率。     

基于零控脱靶量的大气层外拦截中制导方法研究

针对大气层外拦截器在中制导结束后还需要长时间无控飞行的情况，基于零控脱靶量思想采用最优控制理论，对拦截器和目标的相对运动关系进行了理论推导，以脱靶量和中制导加速度为性能指标，设计了一种拦截器发动机固定推进时间的中制导策略，研究了拦截器制导精度与零控脱靶量预测精度的关系，提出了调节拦截器机动过载大小的实现途径。仿真结果表明，设计的中制导律精度高、可靠性好、形式简单，在脱靶量计算得足够精确时，中制导结束后的零控脱靶量可控制在百米量级内，为拦截器以动能碰撞方式拦截目标创造了优良的末制导条件。     

对抗多目标的拦截器末制导仿真研究

针对拦截器对抗多目标攻击的特点,建立了对抗多目标的大气层外动能拦截器末制导仿真模型,并对仿真模型进行了验模分析和仿真计算.结果表明,建立的仿真模型可以正确反应多目标末制导对抗过程的规律,多目标间的侧向距离散布、拦截器剩余飞行时间是影响脱靶量的主要因素,在多目标突防研究中应重点关注.     

体系作战下巡航导弹的动态隐身

通过体系作战下的系统作战仿真平台, 利用强化学习方法实时调整巡航导弹航迹, 实现面对敌方传感器的动态隐身。以巡航导弹突防美军“海军综合防空火控”系统为典型作战场景, 基于体系作战仿真平台设计了一种引入动态预警威胁和拦截脱靶量的奖励函数, 使用深度确定性策略梯度算法训练巡航导弹突防模型, 模型训练完成后巡航导弹通过感知预警机和拦截导弹的状态, 改变其机动轨迹以降低探测概率和提高拦截脱靶量, 达到动态隐身的效果, 进而提升其战场生存能力和突防能力。     

大气层外动能拦截器末制导律与能量优化方法

针对大气层外动能拦截器的末制导问题,建立了包含发动机误差源的六自由度模型。在考虑目标机动加速度和拦截器状态估计误差的情况下,基于预测控制理论,提出了一种形式简单的增广预测制导律,并且采用李雅普诺夫第二方法证明了制导系统的渐近稳定性。针对拦截器能量优化问题,提出了一种基于序列二次规划(sequential quadratic programming, SQP)算法的拦截器能量优化方法。仿真结果表明,所设计的制导律和能量优化方法,能够在精确命中目标的同时,满足燃料消耗最小、发动机开关频率较小的要求。     

动能拦截器拦截战术弹道导弹的脱靶量仿真

在末制导段采用动能拦截器拦截战术弹道导弹，可以利用其快速响应的直接力控制技术，提高命中精度，达到直接碰撞杀伤目标的目的，本文探讨了动能拦截器在末制导段拦截战术弹道导弹的轨道和姿态控制规律，建立了拦截的脱靶量仿真数学模型。在此基础上，对在不同给定误差条件下的拦截脱靶量进行了仿真计算与分析。     

基于脱靶量预测的飞行器反拦截机动方法

随着反导拦截技术的迅猛发展，高速滑翔式飞行器末段的生存能力受到日益严峻的考验，针对此问题提出了一种基于长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)的飞行器反拦截机动方法，事先规定好飞行器的机动方式，将飞行器的规避机动问题简化为机动时机选择问题。随后，以状态时间序列-拦截脱靶量为样本构建训练集，利用LSTM网络对两者的非线性映射关系进行学习。最后，利用该网络在飞行中对拦截脱靶量进行实时预测，借此进行突防时机的选择。从不同状态时序长度，不同LSTM神经元个数和不同传感器噪声水平三方面对该方法的性能进行了仿真验证和对比评价，结果表明：相比于传统的正弦、方波机动，所提机动方法能使飞行器生存概率显著提高，同时显著提高落速，具有一定的工程应用价值。     

三轴稳定质量矩拦截器的末制导律设计

针对大气层内的机动飞行目标,提出了一种可用于质量矩拦截器末制导段的比例制导律。通过建立三轴稳定质量矩拦截器的数学模型,得到一个非线性动力系统。考虑到法向过载变化比较灵敏的特点,以姿态角及过载的误差作为指标函数,采用遗传算法对PD控制参数进行寻优设计,建立了滑块位置与过载、姿态角的关系。仿真结果表明,该方法在保证姿态稳定的情况下能有效实现拦截器末段的制导控制,且满足一定的精度要求。     

歼击机规避空空导弹的评价算法

针对歼击机机动规避空空导弹问题,建立了一种有导弹制导动力学滞后的空空导弹飞机的追逃运动学二维模型,研究了飞机机动时机、机动方式对主动寻的空空导弹过载需求和脱靶量的影响,并根据机动脱靶量仿真了飞机机动逃逸概率,得到了机动可大幅度提高飞机逃逸概率,开关机动优于圆机动,以及机动周期越短规避效果越好的结论,解决了飞机机动规避空空导弹的定量评价问题。     

突防弹与EKV对抗数字仿真系统设计与实现

为更好进行机动突防及拦截仿真研究,设计了一个弹道导弹与大气层外动能拦截器（EKV）攻防对抗的数字仿真系统。在统一的空间与时间中,建立了弹道导弹的飞行状态模型、拦截导引模型、剩余飞行时间估计、脱靶量计算等系统算法模块,并对目标机动突防、比例与最优导引拦截等想定进行数字仿真。结果表明：该系统可在多种对抗环境下检测攻防性能,采用模块化设计便于算法升级或想定变换,为拦截、规避性能评估,攻防对抗策略研究等提供性能测试平台。

Abstract：

To research on missile maneuver and intercepting simulations better, a numerical simulation system for onrushing missile versus intercepting EKV was set up. With the same coordinate system and clock, the ballistic missile flight state model, EKV guidance model, the time-to-go estimation algorithm and miss distance calculation algorithm were all accomplished. At last, the scenarios that target maneuver, interceptor guided by proportional navigation （PN） and by optimal guidance law （OGL） were simulated in the simulation system. It indicates that the system can run well in such scenarios. It is designed by modularization that makes it easy to upgrade algorithm or scenario. The system provides a nice performance test flat roof to the missile maneuver, intercepting and drawing a counterplot.     

航天器面内机动规避最优脉冲分析

针对航天器在轨危险交会,提出了航天器面内机动最优规避分析方法,基于面内机动约束,在保证碰撞概率降低到最小值或交会距离提高到最大值的前提下得到最优的机动脉冲。首先结合轨道高斯摄动方程和泰勒展开得到解析的轨道规避机动动力学模型,分析了机动脉冲与航天器相对运动的线性关系;然后通过航天器位置协方差信息及交会平面的相对位置信息得到航天器危险交会的碰撞概率和交会距离,并采用机动方向和机动大小分步求解的策略计算机动冲量;最后通过数值仿真对面内脉冲机动规避策略进行验证,仿真结果表明所设计的面内脉冲规避策略能够得到不同时机下的最优脉冲。     

基于有限时间收敛干扰观测器的探导控一体化设计

针对滚仰式半捷联寻的制导导弹, 提出一种基于有限时间干扰观测器(finite time disturbance observer, FTDO)的探导控一体化滑模控制器设计方法。首先基于滚仰式半捷联导引头动力学模型和导弹制导控制模型, 建立了全状态耦合探测、制导、控制一体化控制模型。在模型中将不确定项和误差视为干扰, 通过有限时间收敛干扰观测器对干扰进行估计。对探导控一体化模型进行分块反演滑模控制律设计, 并验证了控制器的稳定性。仿真结果表明, 一体化控制方法提高了导弹对目标机动的响应能力和目标跟踪的稳定性, 并实现了比传统级联控制方法更小的脱靶量。     

攻击机动目标的被动寻的模糊变结构制导律研究

针对目标机动且仅有视线角速度测量的被动寻的制导问题,提出了被动寻的模糊变结构制导律。该制导律将目标机动视为干扰量,首先应用滑模变结构控制理论推导出滑模变结构制导律,然后采用模糊控制技术,根据目标加速度估计值来自动选取制导律开关项的强度,以达到削弱抖振的目的。在工程实现时,采用制导指令低通滤波的方法实现对弹体攻角和侧滑角的估计。将该制导律应用于电视制导航弹的数学仿真,并与滑模变结构制导律、比例导引制导律进行了比较。仿真结果表明,该制导律攻击机动目标的脱靶量较小,对估计误差具有较强的鲁棒性。     

利用引信多普勒频率估计导弹脱靶量方法研究

针对利用导弹引信多普勒频率数据求取脱靶量的问题,提出了一种非线性最小二乘优化参数估计方法。该方法利用导弹遥测数据独立获取引信多普勒频率数据,因而在无须对测量系统作任何改进的情况下,可得到导弹脱靶量的最优估计。通过对污染数据的野点剔除、补点和逐次逼近,有效地提高了脱靶量的估计精度。给出了应用该方法的具体步骤,通过模拟和实际数据计算证明了该方法的有效性。     

Leg-by-leg机动条件下纯方位跟踪的观测站机动策略

针对观测站机动前目标距离未知导致无法计算Fisher信息矩阵(Fisher information matrix, FIM)的问题, 从粗估目标初始距离和减小粗估误差对FIM行列式影响两方面着手, 提出在转向前计算FIM进而设计机动策略的方法。首先, 在修正极坐标系下建立系统模型, 描述了观测站leg-by-leg机动模式下FIM的计算方法。其次, 通过假设目标速度实现目标初始状态粗估, 提出使归一化初始距离粗估误差最小的目标速度假设方法。然后, 对FIM行列式进行近似及多项式展开, 通过控制前后leg段比例以减小状态粗估误差对FIM行列式的影响。最后, 利用仿真验证了所提机动策略设计方法的可行性和有效性。结果表明, 对于典型的水下目标跟踪场景, FIM行列式的有效估计概率为76.7%, 平均的相对估计误差为0.12。     

基于体目标相对稳定散射中心的脱靶量估计方法

主要针对无尾翼导弹弹头类体目标,研究其体目标效应对多普勒雷达脱靶量测量所引入的误差问题,提出了一种适用于该类目标典型散射特性的脱靶量精确测量方法,可用于脱靶量测量的评估。通过对无尾翼导弹弹头目标的体散射特性研究,分析了该类目标散射中心成因及随姿态角变化的影响,找出体目标上相对稳定散射中心,并利用该独立散射中心的多普勒频率曲线估计标量脱靶量,从而有效避免了由体散射效应而造成的多普勒频率估计野值的影响,可获得更为精确的测量结果。最后对所提方法的测量结果进行了仿真验证,证实了该方法的有效性。     

弹目相对状态测量误差对拦截效果的影响分析

针对拦截弹中末交班过程中弹目相对状态测量误差引起的脱靶量变化问题, 在视线旋转坐标系下推导了弹目相对运动方程并进行解耦分析, 基于协方差转换法、连续离散混合系统的协方差描述函数法推导得到了弹目相对状态测量误差在末段传播的解析解及脱靶量均值、方差的计算方法。仿真解析计算与蒙特卡罗法计算结果一致, 并通过解析计算得到拦截弹相对状态测量误差与脱靶量的对应关系以及为实现拦截可允许的相对状态测量误差集。同时，仿真结果可为拦截弹中末交班信息测控精度、加速度饱和限制设计等工作提供技术参考。