宽带相控阵雷达导弹防御能力建模仿真研究

宽带相控阵雷达在导弹防御系统的预警探测、跟踪、识别、制导、拦截以及杀伤效果评估等各个环节均发挥着不可替代的关键作用.在深入分析雷达系统对弹道目标的探测、跟踪、识别等过程的基础上,建立了宽带相控阵雷达电子战系统信号级仿真模型体系和软件.针对复杂电于于扰条件下的典型导弹突防战情,进行了仿真研究,仿真结果为评估导弹目标的突防能力和宽带相控阵雷达系统的防御能力提供了有益的参考.     

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。     

IMM理论在超低空探测与跟踪上的应用

以超低空防御为背景 ,以防御系统雷达和红外传感器的融合为主线 ,运用概率互联理论和交互式多模型理论对超低空目标的探测和跟踪问题进行了仿真。经仿真认定 ,该理论不仅可用于目标的探测和预警 ,也可用于导弹的跟踪和制导     

战略导弹突防仿真模型

本文提出了战略导弹突防仿真模型，在此基础上建立了导弹突防模拟系统并在微机上实现运行。该系统可为战略导弹作战提供决策支持，也可为研究导弹突防提供实验手段。运用所建立的仿真模型，本文进行了模拟运行，得到了一些有益的结果，另外对改变模型参数结果将怎样变化，也作了探索。本文的结果将有助于导弹武器系统的研制、论证及使用。     

红外预警卫星对地覆盖区域近似计算模型

以反导作战时红外预警卫星对地监视覆盖区域计算为需求,结合卫星平台和星载相机的特点,运用点集间投影和映射的思想,首先推导了地球同步轨道卫星对地进行圆锥 旋转扫描与推扫时的覆盖区域模型,运用坐标转换方法,进一步建立了低轨卫星对地扫描覆盖区域模型;提出了一种地球同步轨道卫星对地进行凝视覆盖的新工作模式;给出了临边覆盖的判定条件。仿真实例表明,该模型能有效计算高低轨红外预警卫星对地监视覆盖区域,能为预警卫星探测与跟踪弹道目标提供有力的技术支撑。     

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。     

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。     

基于LSTM的弹道导弹主动段轨迹预报

弹道导弹主动段长周期轨迹预报能够为导弹防御系统提供早期预警信息。传统的轨迹预报方法大多集中在导弹的自由段与再入段,通过解析法、数值积分法或函数逼近法推断未来时刻目标的状态。由于弹道导弹在主动段会受到多个未知作用力的影响,其轨迹预报相比自由段与再入段更具挑战性。为此,本文提出了一种基于长短时记忆(long short-term memeory, LSTM)网络的弹道导弹主动段轨迹预报方法。首先,根据导弹主动段动力学模型与弹道参数典型取值生成用于网络训练的大规模轨迹样本;其次,设计了基于深度LSTM网络的弹道导弹主动段轨迹递归预报方法;最后,与基于数值积分法、多项式拟合及反向传播神经网络的轨迹预报方法的实验对比,表明了所提方法在主动段轨迹预报上的优越性。     

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。     

基于多机协同航迹欺骗的组网雷达突防技术

为充分发挥先进战机在突防敌预警探测雷达网过程中的电子战能力,提出了一种多机协同航迹欺骗 技术。分析了航迹欺骗的基本原理,建立了单架战机欺骗单部雷达的基本模型。在此基础上,研究了多机协同航 迹欺骗的耦合关系,分析了多机协同欺骗的约束条件,给出了代价函数,建立了多机协同航迹欺骗最优控制模型。 为提高模型解算的实时性和精度,对模型进行了无量纲化,并采用勒让德伪谱法对模型进行了求解。仿真结果表 明,该方法可以实现对敌组网探测雷达的有效欺骗,完成突防任务。     

一种适用于助推段弹道导弹的跟踪方法研究

弹道导弹在助推段的运动特性较为复杂,且由于各级助推器的脱落导弹的加速度存在突变点,在导弹关机时刻的加速度突变最大,因此在跟踪时容易产生较大滤波偏差。本文主要对弹道导弹助推段的加速度特性进行了分析,选择CJ模型来描述其运动特性,采用交互式多模型(IMM)和无敏滤波(UF)算法对处于助推段的弹道目标进行跟踪。由仿真结果可以看出本文所提出的基于CJ模型和CA模型组合的IMM-UF跟踪方法可以较好地实现对助推段弹道导弹的跟踪。同时通过模型集合中各模型的概率变化情况可以很好地完成对导弹关机时刻的判定,这为后续尽早定轨和轨道预报等提供了前提。该算法结构简单实现稳定,具有较好的工程应用价值。     

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。     

基于导弹动力特征的单星预警算法

单星探测预警是空间预警系统发展的必然经历过程和重要组成部分,属于不完备测量条件,需要有预警信息库中先验信息的支持才能估计飞行导弹的弹道以及落点等预报参数。基于导弹动力特征,建立适用于单星预警的算法,解决目前依靠标准弹道模板方法的不足,并给出了仿真比较,从而验证了该算法具有更好的可靠性和可行性。     

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。     

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。     

天基红外低轨卫星引导反导作战能力需求分析

反导防御系统中,拦截弹在天基红外低轨卫星信息引导下拦截弹道导弹目标时,需要考虑卫星的跟踪能力与拦截弹的拦截能力的匹配问题。首先,采用后验克拉美罗限的方法计算低轨卫星跟踪弹道导弹目标的能力,接着采用椭圆轨道线性化方程的方法计算预测弹道的误差,在目标预测弹道及拦截弹飞行性能的基础上建立预测命中点及其误差的计算方法,然后采用均匀点火策略分析预测命中点精度对拦截弹中段飞行修正能力的影响,通过可信性理论计算得到拦截弹的末段修正能力,最后通过仿真得到满足拦截弹中末段修正能力需求的低轨卫星的技术指标要求。