单星探测弹道特征信息提取方法研究

单星探测预警是天基预警系统发展的必然经历过程和重要组成部分,单星探测预警属于不完备测量,需要先验信息的支持才能估计弹道以及进行相应的预警,因此如何构建预警信息库就尤为重要。首先分析了一种弹道导弹的本质特征,并在此基础上建立了提取弹道特征信息的算法,从而使单星预警成为可能,仿真算例验证了该方法的可行性。     

导弹水下动机座垂直发射动力学建模与仿真

分析了潜艇带速水下垂直发射导弹过程中导弹所受到的流体动力特性、弹体与弹性密封环的相互作用,建立了水下动机座垂直发射导弹的动力学模型,提出了导弹仿真耦合算法,给出了弹道仿真算例。为导弹垂直发射弹道控制、发射安全性评估、导弹与发射系统设计提供理论基础与研究手段。     

导弹预警卫星目标识别算法研究

针对导弹预警与攻防对抗中的导弹目标识别问题,提出了一种导弹预警卫星地面应用系统中对导弹目标进行识别的新算法。该算法提出用导弹发射点位置、导弹尾焰红外特征和导弹关机点特征量作为导弹目标识别的特征量,用模糊隶属度加权求和方式进行信息融合,根据融合和最大融合量的阈值判决确定导弹的类型、国别。仿真实验证明了该算法的有效性。     

空空导弹高抛弹道复合制导律研究

为了提高中近程空空导弹的有效射程,针对导弹特点,提出高抛弹道复合制导律。该制导律在初制导中加入纵向预置抛射角以提高导弹弹道,中制导以修正最优比例导引对弹道倾角进行修正,使得导弹各项指标满足末制导比例导引的交班需求。经多种典型弹道仿真研究,该制导律能够有效增加导弹射程并完成多种机动目标的攻击。该制导律算法简单可行,可用于中近程空空导弹技术升级。     

远程防空导弹弹道设计技术研究

远程防空导弹的弹道设计是导弹总体设计的关键。针对远程防空导弹拦截的目标远离发射点的特点,讨论了远程防空导弹作战使命及主要技术途径的实现方案,即双脉冲固体火箭发动机和双高抛弹道结合的优化弹道。对当前中远程防空导弹中使用的弹道实现技术与所给出的方案弹道进行了仿真对比,结果验证了该方案在降低导弹发射质量和提高导弹性能方面的先进性。     

最优弹道形成制导的分析解

本文介绍一种关于导弹弹道中段和末段的混合制导规律,以提高导弹的射程及其优良的拦截特性。文中导出了中段和末段三维飞行的闭环非线性最优制导规律的解析解。这种混合制导规律在中制导段目标方向发生变化时能迅速修正导弹的弹道。在从中段转到末段时,航向误差可以达到零。这种制导的算法取反馈形式,既可用于惯性坐标系,又可用于寻的坐标系。此算法在弹上实现起来相当简单,已经成功地用于在线工作。     

考虑飞行初段弹道交叉的多导弹协同发射时序规划方法

在多导弹协同作战条件下,协调不同导弹发射平台之间的导弹发射顺序,避免导弹飞行初段弹道的相互干扰,快速计算所有导弹的发射时间变得十分迫切和异常困难。为解决多导弹协同发射时序规划问题,以最小化完成导弹发射任务的最终时间为优化目标,建立了多导弹发射时序协同规划的混合整数规划模型。设计了快速启发式算法,给出了发射时间求解算法及基于空间压缩思想的可行解进化策略,可辅助指挥员快速生成导弹发射时序方案。以30枚导弹协同发射为案例,对模型和算法进行了仿真验证。实验结果表明,该模型和方法能有效解决多导弹协同发射时序规划问题。     

基于EKF及弹道方程的弹道目标跟踪滤波器设计

针对地面跟踪雷达多目标、低数据率、高跟踪精度要求,提出了基于弹道运动方程的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)算法。建立了导弹被动段精确的质心运动方程,改进了EKF算法,经过与传统的基于常加速模型的EKF算法和基于弹道运动方程的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法比较,验证了基于弹道运动方程的EKF具有低数据率下滤波精度高、计算量小等优点,解决了地面跟踪雷达实际中遇到的问题。     

基于非对称交互多模型弹道导弹跟踪

弹道导弹飞行三个阶段的动力学模型异常复杂且非线性强,在未知导弹任何先验信息前提下如何连续地跟踪整个弹道已成为目前亟待解决的难题。针对该问题,提出了一种实时非对称交互多模型跟踪算法,它根据弹道不同阶段的受力情况建立相应的跟踪模型。该算法采用非对称的状态交互以及基于熵信息变化的模型概率更新方法对导弹进行实时状态估计,并将其中一个无迹滤波器的非线性状态估计用改进离散方法实现,提高了实时性。仿真实验表明,该跟踪算法能够较精确地从弹道主动段连续地跟踪到再入段,并且能较大幅度地减小模型切换之间的跟踪误差。     

防空导弹抗击巡航导弹仿真

以防空导弹抗击巡航导弹为背景,根据防空导弹控制系统原理、防空导弹飞行动力学和运动学特性、防空导弹总体设计参数,建立了防空导弹武器系统的闭环数学模型,并选择相应的满足精度的算法,研究开发了便于演示和操作的防空导弹飞行弹道仿真平台。根据仿真平台计算输出的数据判断该防空导弹是否成功拦截了目标,通过对多组数据的比较研究得出一定条件下的发射区和最佳发射斜距,并对各种环境因素可能造成的影响进行了分析。     

基于MCMC的导弹主动段突防仿真及灵敏度分析

能否对抗预警卫星的早期预警探测是弹道导弹主动段突防的关键。结合导弹主动段飞行仿真、主动段红外特性计算和预警卫星红外探测仿真,基于马尔可夫链蒙特卡洛（Markov chain Monte Carlo, MCMC）方法构建了导弹主动段突防仿真模型,并建立了导弹主动突防参数灵敏度分析的响应面近似函数模型。通过导弹主动段突防仿真与参数分析算例,定量给出了导弹主动段性能参数对其突防能力的影响,验证了方法的有效性。     

导弹探测系统发现概率的建模

来袭弹道导弹的系统发现概率是度量导弹探测系统效能的关键指标。基于搜索论,根据远程地基预警雷达分别在无目标指示和红外预警卫星目标方位、运动状态指示下的场景,分别建立了其对来袭弹道导弹发现概率模型。根据集合论给出了系统发现概率的定义和表达式,并分析了有目标指示相对于无目标指示状态的增量。以“铺路爪”远程预警雷达为算例,给出了其有无目标指示等多种情况发现概率的结果。研究过程可应用到导弹探测系统的设计。     

基于微多普勒的弹道多目标分离方法

弹道多目标分离对弹道导弹早期预警和识别具有重大意义。目前弹道目标微动提取与识别的研究都是基于“单目标多散射点”和“多目标单散射点”的假设,而对实际中弹道“多目标多散射点”的情况缺乏考虑。针对这一问题,首先分析了进动锥体弹头和摆动锥体诱饵的微多普勒形式,得到了同一目标不同散射点的微多普勒具有相同的周期性。对于多目标分离问题,首先利用Radon变换估计平动参数实现了多目标平动补偿;之后通过分析多目标时频图循环平稳性,发现弹道多目标分离本质上是多个二维一阶循环平稳(first order cyclostationary,FOCS)分量的分离问题;其次,提出了一种基于二维FOCS处理的多目标分离方法;最后,通过仿真验证了该方法的有效性和在强噪声下的稳定性。     

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。     

空间预警系统任务分析/规划仿真环境

针对空间预警系统的任务分析和规划问题，使用基于ASPEN的表示建模语言建立起航夭系统的任务模型，将Pareto遗传算法、混合遗传算法等多种搜索算法，和卫星仿真软件STK集成在一起，建立了一个任务分析规/划仿真环境，并在其中进行了一些仿真分析研究，如预警卫星星座优化、预警卫星传感器调度等。     

反临与反导预警探测特征比较

为厘清防御方对来袭临近空间高超声速目标性能的认识,进而改进现有导弹防御策略,对此类目标与弹道导弹之间的预警探测特征进行比较分析。通过建立颗粒度适中的目标运动模型、红外探测模型和雷达探测模型,采用同等仿真条件,详细、定量对比分析两类目标飞行高度和横向机动能力对地基预警体系的影响及红外辐射可探测性性能。比较分析结果表明,纵向射程相同时,高超声速目标更低的飞行高度和更强的机动能力导致雷达对目标搜索捕获难度更大,但其红外辐射强度大使得对目标稳定预警探测的时间更长。     

空间预警系统对弹道导弹的监视与跟踪

以典型系统 (美国的国防支援计划 )为例 ,介绍了空间红外预警系统的基本结构与发展过程 ,定量分析了空间预警系统对弹道导弹的探测能力。围绕对弹道导弹的监视与跟踪过程 ,讨论了对弹道导弹战术参数估计的两类基本方法 :不利用先验弹道模板的方法和基本目标先验弹道模板的方法。分析了参数估计问题存在的困难 ,并提出可能的解决方法     

弹道导弹防御系统中的预警探测雷达

本文讨论弹道导弹防御（ＢＭＤ）系统中雷达的作用及其对雷达的要求。随着弹道导弹技术及其突防手段的发展，对ＢＭＤ系统中的各类雷达提出了许多新的课题，例如高精度制导及目标识别问题。在简要回顾所有关雷达发展过程的基础上，讨论了适应未来ＢＭＤ系统需要的雷达技术问题。