双层火力协同反导作战中的火力调度

双层火力协同反导作战中的火力调度是一个动态的复杂决策过程,运用静态调度和单纯的在线调度算法都无法得到最优的结果。根据双层协同火力反导的原理,分析拦截窗口,并构建火力调度的模型。针对时间、资源以及来袭战术弹道导弹(tactical ballistic missile,TBM)弹头威胁系数等约束条件,提出在线调度中的重调度的拦截火力调度算法,给出计算步骤和流程。〖JP2〗仿真结果表明,该算法能有效地对双层协同火力反导进行火力调度,同时与单纯的在线调度火力分配方法相比,该方法的分配结果在要地生存能力、时效比、费效比等方面都占优。     

倾转旋翼飞行器无模型自适应姿态控制

采用余弦加权分配法克服了控制操纵冗余问题,采用内/外回路控制结构解决了通道间耦合问题,实现了不同飞行模式下飞行控制系统统一建模。针对无人倾转旋翼飞行器动力学模型难于准确建立问题,引入伪梯度向量和伪阶数,应用无模型自适应飞行控制策略,使飞行控制系统对存在动力学特性非线性、时变性和未建模部分的被控对象具有更强的自适应性和鲁棒性。仿真验证了无模型自适应控制器的自适应性和鲁棒性优于比例〖CD*2〗积分〖CD*2〗微分控制器,给出了倾转旋翼飞行器由直升机模式到过渡模式再到飞机模式的全过程仿真,验证了无模型自适应控制器能够应用于倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,为无人倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,提供了一套新的控制系统设计方法,便于工程实现。     

LoADS的新防御方案及其要解决的问题

陆军正在研究LoADS防御单元的新方案。根据新方案,LoADS将配备三枚装核弹头的拦截导弹,原方案配备两枚,这是在苏联对所部署的4,600个MX掩体中的每个掩体发射一个再入飞行器进行攻击的情况下保护防御单元和MX导弹所必须的。虽然新加的一枚拦截导弹的用途尚不清楚,但是,装有三枚拦截导弹的防御单元或许能对付两个再入飞行器对一个掩体的攻击,其理由是不必保护发射完毕的防御单元免受第二个再入飞行器的攻击。 LoADS的拦截导弹和雷达预定在1982财年进行设计审查,这种拦截导弹的大小约为卫兵斯普林特短程导弹的二分之一,而雷     

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。     

球状微带天线分析中细条带馈电模型的构建

通过引入半RWG(Rao-Wilton-Glisson)函数以及边界电荷,成功解决了细条带馈电模型问题。结合矩量法,具体分析了电流源以及电压源模型中阻抗矩阵〖WTHX〗Z〖WTBX〗以及〖WTHX〗V〖WTBZ〗矩阵,并且巧妙解决了边界处自阻抗元素的线积分奇异性问题。这两种馈电模型分别用于分析球状微带天线的输入阻抗以及远区场特性,计算结果与文献［13］结果一致,验证了这两种馈电模型的准确性和有效性。     

基于直接力控制的导弹高精度末端导引方法研究

采用直接力控制的拦截导弹具有自身控制不连续、目标机动能力强、要求直接命中等特点，因此需要一种精度高、适应性强耳较睿脉冲发动机的导引律。以某型末端采用直接侧向力控制的反导导弹为背景，基于变结构控制理论设计了一种导引律，该导引律以可测量信息为基础，十分易于工程实现。最后进行了三维弹道仿真，结果表明：所设计的导引律攻击精度明显优于比例导引律，尤其是在目标机动较大情况下，保证了脱靶量在米级以内；所设计的导引律在制导初期对误差进行修正，因而末端弹道更为平直，同情况下所消耗的姿控发动机数目更少。此外，所设计的导引律基于较大交会角的拦截而非逆轨道拦截，因而发射阵地更灵活、发射准备时间更短。     

编队飞行挠性航天器的输出反馈姿态协同控制

研究了在姿态调节和时变参考姿态跟踪情况下,且挠性模态变量和角速度不可测量时的编队飞行挠性航天器的姿态协同控制问题。针对姿态调节问题,在挠性模态不可测量的情况下,将文献中已有的用于刚体航天器编队飞行的比例〖CD*2〗微分协同控制器,推广到了挠性航天器编队的情形。然后,针对姿态跟踪问题,通过构造关于挠性模态的期望动态系统,并利用无源滤波器,提出了一种仅利用姿态测量信息的无速度反馈协同控制器。仿真结果表明了所提出控制方案的有效性。     

面向深空通信的中继协作喷泉码设计

针对未来深空超远距离通信无法建立有效的点对点链路及大路径损耗、大传播延时等难题,提出了一种基于中继协作网络模型下的喷泉编码转发方案。与现有的空间传输协议相比,喷泉码能够以较低的编译码复杂度为下行数据分组提供前向纠删保护,降低确认重传的次数,有效减少传输时延。在地球〖CD*2〗火星通信场景下,对中继编码协作转发方案的复杂度和能量开销进行了性能评估,并在理论上分析了中继卫星的位置对系统性能的影响。仿真结果表明,中继喷泉编码协作转发方案可有效节约深空环境下通信系统的能量开销。     

运用程序自动生成技术进行网络模型的仿真

在大型空间计划的系统仿真中,往往需要自动建模和自动编程技术的支持,其中比较典型的是航天飞行器在发射前的反向计时过程,在这个过程中具有大量的随机干扰因素和严格的发射窗口时间的约束。例如在登月计划中要考虑允许的发射经度方位、地球轨道倾角、白天在月球着陆和白天在地球回收等因素,于是,可行的发射窗口在一个月内也许只有两三天时间。又如在加灌和处理低温液体推进剂(液氢或液氧等)时,不允许超过一天的滞留,如果加灌低温推进剂以后要取消该次发射,则至少要等     

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦〖JP3〗合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。     

异构UAV编队反雷达作战中任务分配方法

针对异构无人机编队在反雷达作战中的任务分配特点,建立了无人机与执行任务之间合理的协同约束关系,提出了基于时间窗的异构无人机编队混合整数线性规模型。同时,结合遗传算法的全局搜索和并行计算能力,提出了基于时间窗的多层编码遗传算法实现异构无人机编队任务分配。仿真实验和分析表明了两种算法的有效性,并对比分析了它们的优势与适用范围。     

编队抗导调度的免疫算法与仿真

为了提高编队防空反导的整体作战能力,使编队在同时面临多种威胁时能充分有效的发挥编队内部的防空反导资源,将克隆选择免疫算法应用到编队抗导资源调度模型建立与仿真中,针对作战调度的特殊要求,提出了一种能有效表达特种抗体数据结构的染色体矩阵编码方案和最大抗导成功概率算法,给出用于产生高效的抗导调度结果的克隆免疫算子,通过调度实例验证了算法的正确性和有效性,进行了性能对比,在大多数情况下,免疫算法取得了比现有启发式算法更好的求解结果。     

区域反导目标分配模型优化分析

区域反导目标分配是多资源约束,按照一定分配准则循环分配的过程.分析了区域反导目标分配流程与准则,构建综合拦截概率和作战效费比的目标分配模型,并给出了该目标分配模型转化为基本0-1规划问题的方法;针对该多约束目标分配优化模型对高寻优、强实时求解算法的需求,结合生物免疫过程,引入改进的克隆选择算子、云自适应变异算子、抗体重组算子、精英抗体保存算子,提出快速收敛的克隆选择算法.仿真结果表明该算法尤其解决大规模区域反导目标分配问题时不失为较为理想的优化算法.     

多目标连续小推力深空探测器轨道全局优化

以燃料消耗量最小和飞越小行星最多为性能指标,对多目标连续小推力深空探测器轨道优化,给出了一种组合优化算法。该组合优化算法由全局优化和局部优化组成。全局优化为粗略设计,首先,利用动态规划法全局优化来确定探测系列,即确定从地球出发依次探索的各个小行星以及时间节点;利用静态参数优化算法(即穷举法),在一个大的搜索空间内全面搜索每段飞行轨道的发射窗口,同时,得到每段轨道次优飞行轨道及次优的控制律。然后利用共轭梯度法局部优化来求解每段轨道两点边值问题,获得最优的飞行轨道及最优的控制律。     

不确定条件下无人作战飞机在线攻击轨迹决策

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)对地攻击过程中存在的诸多不确定性因素问题,提出基于滚动时域策略和Gauss伪谱法(Gauss pseudospectral method, GPM)的在线实时攻击轨迹决策算法。算法采用滚动时域的优化策略,将全局优化问题转化为一系列相互叠加但不断向前推进的优化区间,通过滚动更新和反馈校正消除不确定误差,同时降低了所提算法的计算复杂度和对计算资源的需求;综合飞行包线约束,武器投射约束和威胁规避约束,采用GPM完成高精度攻击轨迹求解;采用实时迭代策略提供优化初值,通过自适应目标函数切换引导UCAV迅速规避近距突发威胁。仿真结果表明,所提算法能够有效消除不确定误差,同时以较高的精度和速度生成可行的攻击轨迹。     

综合火/飞中的空-空导弹火力控制研究

本文研究了空－空导弹攻击在综合火力／飞行控制（ＩＦＦＣ）中的火力控制算法问题。提出利用导弹发射包线（ＭＬＥ）数据来计算瞄准偏差和通过反向插值方法求解允许发射误差（ＡＳＥ）的新方法。该算法实现了导弹攻击在飞行过程中的动态优化，并解决了正向计算ＡＳＥ的困难。最后，将以上火力控制算法联入整个ＩＦＦＣ系统中进行了数字仿真。仿真结果表明，该火力控制算法可满足ＩＦＦＣ系统的需要。     

单脉冲最省能量拦截轨道迭代算法

最优拦截轨道解算是航天器在轨拦截问题中的重要内容,是天基武器研发中需要解决的核心技术难题之一。由于轨道解算方程和拦截方程是隐式非线性方程,因此很难用解析的方法进行分析和计算。针对非固定拦截点条件下的拦截轨道优化问题,分析讨论了拦截轨道参数和拦截器变轨点特征速度随拦截时间和拦截真近点角的变化规律。在此基础上,研究了由拦截轨道的真近点角反向求解拦截初始参数问题,并设计了能量最省拦截轨道的快速迭代算法。最后通过仿真,验证了算法的可行性和快速性。     

基于Legendre伪谱法的远程最优拦截初制导方法

考虑J₂摄动,研究远程最优拦截初制导问题。针对远程拦截飞行时间长的特点,深入分析并改进一种固定时间拦截制导的摄动修正方法,提出J₂摄动远程脉冲最优拦截策略。基于一种求解最优控制问题的新方法--Legendre伪谱法（Legendre pseudospectral method, LPM）,研究有限推力远程最优拦截初制导问题,给出有限推力远程最优拦截初制导方法。以小倾角大椭圆轨道机动飞行器为对象,进行优化计算。仿真结果说明了本文的最优初制导方法的精度和计算效率。     

基于RBF网络的UCAV战术机动轨迹快速生成方法

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)战术机动动作数学表征困难,机动生成的计算实时性要求高的主要问题,分析了战术机动轨迹建模的基本原理;提出了战术机动轨迹建模的基本思路;设计了基于UCAV运动动力学模型的机动轨迹最优控制方案;建立了基于遗传算法的飞行操控量求解策略。针对操控量求解的实时性问题,基于径向基核函数神经网络,提出了以适应度函数为预测和评判标准的机动飞行操控量快速求解方法,从而建立了初始状态、性能指标与机动飞行操控量的非线性映射模型,实现了机动轨迹的快速生成和机动曲线的精度控制,并通过仿真验证了该方法的有效性。