对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真

给出了对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真技术。仿真系统建立了宙斯盾系统中SPY 1相控阵雷达、SPG 62照射雷达及SM 2导弹半主动导引雷达的电波传播、射频信道和信号处理模型,给出弹道导弹目标雷达散射截面的快速计算方法,考虑宙斯盾平台和弹道导弹的运动模型以及阻塞式干扰等对抗情况,仿真宙斯盾系统探测并使用SM 2导弹截击弹道导弹的过程。仿真系统可以应用于弹道导弹利用速度、弹道设计和电子对抗等措施突防宙斯盾系统的研究。     

弹道导弹被动段雷达截面积仿真计算研究

为计算弹道导弹被动段的雷达截面积,根据其被动段飞行的运动学特性,利用椭圆弹道理论仿真计算出了导弹被动段飞行弹道,同时在大地直角坐标系中通过解算雷达、导弹与地心的空间几何关系,求得导弹的实时视角值。结合导弹的几何尺寸特征,利用高频区理论计算方法计算出弹道导弹被动段飞行时的实时雷达截面积值。对研究弹道导弹的防御和突防具有重要的理论意义和参考价值。     

逆轨拦截战术弹道导弹的分析

建立了拦截战术弹道导弹的攻防仿真模型,应用最优控制理论导出二次型性能指标下的最优（逆轨拦截）制导律,数字仿真证明该制导律能满足逆轨拦截弹道导弹的要求,逆轨拦截轨道具有“Ｓ”形弹道特性。还计算了拦截弹的可用发射区,分析了反导阵地的部署和火力组网等问题。     

战术弹道导弹拦截的数学建模与仿真

拦截系统是反导系统的最后一环，也是关键所在。拦截系统反应的灵敏、迅速、有效性是十分重要的。针对拦截战术弹道导弹这一特殊任务，对传统的K-比例导引法进行推广，以适应侧面逆轨拦截，从理论上给出了此导引法对弹道影响的分析证明，并结合STK，对拦截弹道导弹进行了仿真，实验结果说明此方法形式简单、方便，具有实用价值。     

雷达群目标跟踪条件下的弹道预报方法

弹道导弹在突防时表现为弹头、诱饵等群目标特征。雷达对群目标进行跟踪时,如果某一目标出现丢失,为维持航迹,常利用弹道导弹运动轨迹可预测的特点进行弹道预报。预报的精度主要取决于初值精度。考虑到雷达对群内多目标探测信息具有相关性,多目标之间的相对误差一般小于单个目标的绝对误差。利用这一误差特性,在群目标间不发生机动运动情况下,提出了利用群内目标间的相对运动关系,用雷达正在跟踪的目标对其他丢失目标进行弹道预报的方法。通过误差分析,定量研究了利用群内目标的相对运动关系提高弹道预报精度的机理。仿真表明,当雷达对群目标探测信息相关性较好时,该方法大幅提高了弹道预报精度。     

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。     

弹道助推段误差传播高精度求解方法

针对扰动引力场对导弹命中精度影响日益突出的问题,基于弹道摄动思想提出了一种可同时考虑发射点垂线偏差和导弹飞行过程扰动引力影响的弹道助推段误差传播高精度求解方法。首先推导了弹道助推段摄动方程,然后根据其物理意义将摄动项划分为几何项、受力项、引力加速度耦合项、视加速度耦合项4部分,并分别推导了各摄动项对应的系数矩阵。基于某典型弹道导弹仿真系统,设置不同误差条件,将提出的弹道助推段误差传播模型与弹道求差法进行仿真对比。蒙特卡罗打靶结果表明,相对弹道求差法而言,该方法的计算效率提升了约50倍,射程偏差计算的相对误差均小于10%。     

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     

弹道导弹目标群轨迹建模与仿真

针对弹道导弹在空间中形成的目标群轨迹具有复杂性和多阶段的特点,提出一种弹道导弹目标群轨迹分阶段建模方法。由于不同阶段下目标群运动特性存在差异,基于分阶段建模的思想,在定义相应坐标系的基础上,建立了对称释放结构下的中段诱饵释放模型;在考虑数量质量、初始状态及消亡条件等因素下,设计了助推段多批次碎片轨迹产生过程。实验仿真了地固系下弹道导弹主体弹道、诱饵释放过程以及多批次碎片轨迹。结果表明,该方法在选择恰当参数的条件下可近似逼近真实情况。     

导引头性能对拦截战术弹道导弹制导精度的影响

针对末制段采用直接碰撞动能杀伤技术的拦截弹拦截战术弹道导弹（TBM），分析了导引头分辨率、帧频和测量噪声等主要性能参数对制导精度的影响。在拦截弹弹道修正和姿态控制规律的基础上，考虑拦截弹与TBM的初始位置偏差，弹道修正发动机推力偏差和制导控制延迟因素，完成了导引头不同性能参数条件上拦截弹拦截TBM制导精度的六自由度Monte-Carlo仿真计算，根据对仿真结果的分析，给出了直接碰撞动能杀伤方式下的制导精度与导头性能参数之间的约束关系。     

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。     

基于LSTM与1DCNN的导弹轨迹预测方法

针对弹道导弹等超远程攻击目标的轨迹难以预测的问题,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络与一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network, 1DCNN)的目标轨迹预测方法。首先,建立三自由度导弹运动模型,依据再入类型设计3种目标轨迹数据,构建机动数据库,解决轨迹数据的来源问题。其次,采用重复分割与滑动窗口的方法对轨迹数据进行预处理。然后,基于LSTM与1DCNN设计了一种目标类型分类网络,对目标进行初步分类。最后,基于1DCNN设计轨迹预测网络,对目标轨迹进行预测。仿真结果表明,提出的轨迹预测网络能够完成轨迹预测任务,预测误差在合理范围内。     

中程空空导弹火控系统评定基准研究

通过讨论某型半主动雷达制导中程空空导弹的五自由度模型的建立和仿真 ,得到了该型导弹的精确弹道数据和攻击区仿真图形 ,为该型导弹的弹道和攻击区数据的试飞评定奠定了基础。给出的模型和设计方法也可用于其它型号中程空空弹的火控仿真计算 ,具有一定的通用性。     

Stateflow在巡航导弹仿真中的应用

介绍了Stateflow的基础知识和基本用法以及基于Stateflow的巡航导弹仿真建模方法。Stateflow是一种基于MATLAB／Simulink和有限状态机理论的图形化离散事件仿真环境，巡航导弹分段弹道模型和制导引信系统都可以很方便的用Stateflow进行建模，使系统仿真更加直观，便捷。     

舰载反导跟踪算法与模型分析

反舰导弹构成了现代舰艇的严重威胁 ,对反舰导弹精确跟踪是反导防御成功的重要前提。针对比例制导的飞航式反舰导弹弹道的特点和机动特征 ,提出了跟踪此类目标的两种新算法———基于自适应模型的算法和基于自适应交互多模型的算法。仿真实验证明 ,这两种各具特点的算法都有足够的适用性能。     

挂载导弹的作战飞机RCS特性数值模拟

对挂载导弹的作战飞机系统的雷达散射截面(radar cross section, RCS)特性进行研究。基于物理光学法和等效电磁流法,对外挂导弹的三代作战飞机系统和内埋导弹的隐身作战飞机系统的RCS特性进行对比分析,应用CATIA软件和Matlab软件,数值模拟了作战飞机系统的RCS特性,并且分析了不同目标的RCS值对雷达发现概率的影响,研究了不同雷达波段对内埋导弹的作战飞机系统的发现概率的影响。研究结果表明,内埋导弹的隐身作战飞机在RCS特性及被雷达探测的距离方面的性能均明显优于外挂导弹的三代战机。     

基于摄动制导的弹道导弹发射诸元的仿真算法

实现了一种基于摄动制导的弹道导弹的发射诸元算法。给定发射点与瞄准点的地理位置，通过一种迭代方法求解发射方位角和标准关机时间，并以此确定自发射点到瞄准点的标准弹道。采用求差法解算摄动制导的关机方程与导引方程系数。最后给出诸元计算软件流程图。将该软件应用于某导弹六自由度飞行仿真系统的发射诸元计算，论证了该算法的可行性。     

Cooperative Guidance Law Design for Simultaneous Attack with Multiple Missiles Against a Maneuvering Target

This paper considers the simultaneous attack problem of multiple missiles against a maneuvering target. Different from most of the existing literature in which the simultaneous attack problem is formulated as a consensus problem of missiles’ time-to-go estimates, this paper formulates it as the consensus problem of missiles’ ranges-to-go. Based on this strategy, novel distributed guidance laws are proposed to solve the simultaneous attack problem with the target of unknown maneuverability. Adaptive control method is introduced to estimate the upper bound of the target’s acceleration. The effectiveness of the proposed guidance laws is verified both theoretically and numerically.     

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。     

Multi-target tracking algorithm of boost-phase ballistic missile defense

Considering the problem of multiple ballistic missiles tracking of boost-phase ballistic missile defense,a boost-phase tracking algorithm based on multiple hypotheses tracking(MHT) concept is proposed.This paper focuses on the tracking algorithm for hypothesis generation,hypothesis probability calculation, hypotheses reduction and pruning and other sectors.From an engineering point of view,a technique called the linear assignment problem(LAP) used in the implementation of M-best feasible hypotheses generation,the number of the hypotheses is relatively small compared with the total number that may exist in each scan, also the iV-scan back pruning is used,the algorithm’s efficiency and practicality have been improved.Monte Carlo simulation results show that the proposed algorithm can track the boost phase of multiple ballistic missiles and it has a good tracking performance compared with joint probability data association(JPDA).