面向突防的多约束滑翔弹道优化设计

快速通过敌方雷达探测区域能够增加打击突然性,提高突防性能。如何在弹道设计中描述雷达探测问题是必须解决的问题。为此,在常见多约束条件下的弹道设计方法基础上,根据雷达方程,将辐射型禁飞区约束转化为沿弹道积分的威胁系数约束。基于威胁系数积分建立弹道优化性能指标函数,利用hp 自适应Radau伪谱法对此优化问题进行求解,得到了满足飞行过程约束且暴露于敌方雷达探测区域最小的飞行弹道,对比分析仿真结果,验证了模型和方法的正确性,达到了提高突防性能的目。     

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。     

雷达目标动态RCS仿真研究

根据中段弹道目标的运动学特性，结合室内缩比模型RCS静态测量数据，提出了一种雷达目标动态RCS仿真的方法。该方法首先仿真空间目标飞行弹道，然后计算目标在飞行过程中的方位角，由此获得目标在设定场景下的RCS动态特性。仿真结果与理论分析相比较，证明了所提出方法的可行性。     

弹道目标雷达宽带识别仿真与评估

提出了一种将雷达目标识别方法与具体战情相结合的方法,并通过该方法对弹道目标雷达宽带识别方法进行了仿真与评估。仿真了空间目标飞行弹道后,通过坐标变换得到设定战情下的弹道目标雷达视线角。然后结合室内缩比模型静态测量数据,得到设定战情下弹道目标高分辨距离像。对仿真得到的三类弹头类目标进行识别,并分析了雷达带宽、信噪比、观测次数对识别性能的影响。     

弹道修正引信修正弹道视景仿真系统

针对在弹道修正引信研制过程中靶场试验成本高、周期长的不足，研制了弹道修正引信修正弹道视景仿真系统。该系统以火箭增程迫弹为研究背景，建立了火箭增程迫弹的6D弹道模型，利用蒙特卡洛法在引起弹丸落点散布的误差源上加上随机误差，运用龙格．库塔法不断解算弹道，再由基于STK的视景仿真子系统形象地给出弹丸飞行过程。结果表明，该系统仿真结果能较好地和实际靶场试验结果吻合，又能形象逼真地显示弹丸飞行过程。     

基于速度预测的防空导弹中制导末段协同弹道规划方法

针对防空导弹中制导末段协同探测时间、空间、速度和角度的一致性弹道规划问题，提出一种基于速度预测的协同弹道规划方法。考虑攻角、弹道、气动间的相互耦合和拦截弹被动减速特性，借助半解析预测方法精准预报速度变化，将需用过载转化为升力系数约束，减少需处理的约束数量；在此基础上，通过弹道整形变量将多弹协同规划问题转化为非线性优化问题，解析生成参考轨迹，预报需用/可用过载；综合改进粒子群优化算法，采用自适应惯性权重和无效粒子再利用策略，提高粒子利用率的同时提升种群脱离局部最优解的概率，克服飞行散布和弹道偏差，快速规划满足终端时、空、角一致性约束的中制导协同弹道。数学仿真验证了中制导末段多约束协同弹道规划算法的有效性。     

有连续推力控制的卫星轨道确定算法

连续推力轨道控制跟踪过程,观测量中包含推力加速度信息,反映轨道机动过程中卫星动力学的模型误差。以跟踪和精确定位空间机动目标为目的,给出基于地面雷达观测,实时估计推力加速度,修正卫星动力学模型的轨道确定算法。建立连续推力控制过程变质量动力学模型,给出常推力变加速度满足的运动学微分方程;建立变加速度估计系统状态方程和扩展卡尔曼滤波轨道确定算法;并给出连续推力控制过程中卫星运动状态关于变加速度的变分运动方程。实际飞行控制中应用表明,通过离散观测数据,实时估计连续推力变加速度,解决连续推力过程轨道精确确定问题是可行的。     

无人机全局航路规划技术仿真

针对不同强度威胁源构成的飞行环境,提出了一种基于人工势场法和遗传算法相结合的无人机全局航路规划方法。该方法对威胁进行Delaunay三角网划分,按照穿越三角形边的方向及顺序设计了一种二进制编码方法;把威胁当作斥力源,初始路径当作质量-弹簧链路,求解链路的受力方程,得到该穿越方式下的局部最佳航路;最后利用遗传算法获得威胁网络下的全局最优解。经过三种不同参数情况下的计算机仿真,结果证明该方法能够得到给定的威胁指标下的全局最优航路。     

碳价波动下考虑风险规避的工程机械再制造企业生产决策优化

考虑碳价波动的特点,研究了风险规避行为对碳排放依赖型工程机械再制造企业生产决策的影响.首先,分别研究了风险中性情形以及风险规避情形,得到了两种情形下新品和再制造品的最优解,进而分析了风险规避行为对最优生产决策和消费者剩余的影响,并基于全生命周期分析法探讨了环境影响.研究发现,风险规避行为既提高了企业实施全部再制造策略的可能性,且在一定条件下也提高了再制造品的产量,但不会改变企业进入再制造市场的阈值;在任何再制造策略下,企业的期望利润和消费者剩余总是随着风险规避程度的提高而降低;经济效益和环境效益的目标总是冲突的.     

基于TLD模型的UAV三维实时平滑航迹规划

针对无人机三维实时航迹规划问题,提出了一种基于三层决策模型的平滑航迹规划方法,以提高其规划效率和可操作性。首先根据无人机三维飞行的特点,并结合自身性能、威胁和障碍以及地形等约束,设计三层决策目标函数和决策变量;其次为了避免不必要的迂回和路径,提高航迹的平滑性,提出了元胞化地图的变长探测方法和启发式优化策略;最后,利用所提出的认知行为优化算法对这一问题进行求解,以提高规划路径的搜索效率。不同场景地形的仿真及与现有经典方法的比较结果表明:该方法能有效实时规避威胁和地形障碍,且具有较高的可执行性,能够快速生成安全、平滑的飞行路径。     

基于层次分解策略无人机编队避障方法

针对危险模式下无人机编队问题,提出基于层次分解策略的编队避障方法.通过构建Voronoi图,利用K路径算法为各无人机找到多条备选航路;然后建立协同函数,为各无人机规划出既能满足时间协同要求,又能满足整体代价最优(次优)的障碍物规避航迹.并设计了无人机编队的通行规则,解决了无人机在避障飞行过程中有可能产生的碰撞冲突问题.仿真结果验证了算法的有效性.     

激光清理地球静止轨道碎片的天基平台控制方法

推导了天基高能激光清理作用地球静止轨道(geostationary earth orbit, GEO)碎片的最佳角度解析关系,分析了天基平台接近碎片过程以及相对碎片空间位置和姿态的相互影响,建立了激光清理GEO碎片的天基平台的轨道姿态耦合动力学模型,考虑了终端状态、安全距离、保持连续观测、控制和状态变量幅值等约束条件,以推进燃料消耗最省为性能指标,依据极小值原理推导了耦合控制方案的最优性内部结构标准,基于hp自适应伪谱法对仿真场景进行了寻优求解和分析验证。仿真结果表明,耦合优化控制方案合理可行,对未来天基激光清理GEO碎片的工程实施具有一定参考价值。     

基于二次编码的MIMO雷达阵列稀布与天线综合

研究MIMO雷达在阵元数有限、阵列孔径有限、水平维和垂直维分别存在最小阵元间距等约束条件下的天线方向图综合问题。MIMO雷达采用稀布天线,为了降低旁瓣电平,天线综合过程中同时考虑发射方向图和接收方向图的影响,将阵元间距的稀疏约束从规则栅格扩展为仅有两维坐标的约束,提出采用二次编码的改进遗传算法,有效地解决了MIMO雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。结合某工程要求给出了某MIMO雷达天线阵优化结果。仿真结果证实了方法的有效性。     

基于粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法

针对无人水面艇(unmanned surface vessel, USV)集群在路径规划中的协同避碰问题,提出了基于滚动优化策略结合粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法。首先,通过已有雷达、光电等传感器参数指标建立综合视域模型;其次,采取基于正切函数的惯性权重调整结合线性调整学习因子的方法来提高粒子群优化算法的全局搜索能力,同时,在适应度函数中加入转艏角控制来提高路径的平滑性;最后,利用改进后的粒子群优化算法规划出每个综合视域内的路径。仿真实验结果表明,该优化算法能实现USV集群的实时避碰,并快速为USV集群规划出平滑、安全的全局最优无避碰路径。     

基于T-S模型的约束鲁棒保性能飞行控制律设计

对一类具有范数有界参数不确定Takagi-Sugeno (T-S)模糊模型系统,采用状态反馈并行分配补偿结构,综合考虑变量约束和多个性能指标,研究了约束鲁棒最优保性能飞行控制律设计问题。改进输入、输出及状态约束线性矩阵不等式,提出了带约束模糊最优保性能控制定理。在一般抗干扰控制基础上引入不确定性矩阵,证明了模糊鲁棒最优抗干扰定理。综合上述结论,推导出带约束模糊最优保性能抗干扰定理。最后,建立了飞机不确定T-S模糊模型,分别设计了满足上述3个定理的飞行控制律,并进行了仿真与对比分析,结果验证了该设计方法的有效性。     

切向加速度与弦误差约束的CNC系统时间最优轨迹规划

针对计算机数控(CNC)系统给定参数化路径, 给出了一种求解时间最优轨迹规划问题的凸优化方法. 轨迹规划问题考虑切向加速度约束与弦误差约束. 通过建立两种约束下的状态容许空间, 分析约束对时间最优轨迹的影响. 通过非线性变量代换, 时间最优轨迹规划问题被表述为一个与时间无关的凸最优控制问题. 基于控制向量参数化(CVP)方法, 问题被进一步转化为易于求解的凸优化问题. 以路径参数对时间的二阶导数(参数加速度)为优化变量, 序列二次规划(SQP)方法获得问题数值解. 文末通过求解两个测试路径的时间最优轨迹规划问题, 验证方法的有效性.     

基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法

在机载雷达参数估计过程中, 在主瓣杂波区附近自适应和差波束会发生畸变, 角度和多普勒频率参数估计之间存在耦合, 导致传统和差单脉冲估计方法的参数估计性能严重下降。针对此问题，提出了一种基于空时约束的机载雷达自适应迭代单脉冲估计方法。该方法首先通过导数约束和零点约束确保所形成的差波束为最优差波束; 其次利用广义单脉冲法进行参数估计, 解决了多参数估计之间存在的相互耦合问题; 最后通过自适应迭代方式进一步提高目标参数的估计精度。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。     

稀薄流区的多弹协同编队构型生成策略设计

针对多枚子弹在稀薄大气层的编队飞行控制问题,进行了相关研究。基于反作用控制系统(reaction control system, RCS)的姿轨控制技术,提出一种新的协同编队策略,满足所需的空间构型约束,以实现对目标的精确定位。考虑最优空间构型约束,完成了协同制导方案设计,并利用经典的比例积分微分(proportion integration differentiation, PID)控制律实现了对子弹姿态的稳定跟踪和控制。采用脉宽脉频(pulse width pulse frequency, PWPF)调制技术将连续的控制量转换成等效的喷管开关指令,在保证姿态稳定控制的前提下有效减小了发动机的燃料消耗。仿真结果表明,该协同制导控制策略可保证子弹在飞行过程中的姿态稳定,并使其空间构型逼近最佳构型。     

VTS雷达及岸基溢油雷达组合选址优化

针对实际建址时存在障碍物遮挡和雷达传递衰减的船舶交通管理系统(Vessel Traffic Service, VTS)雷达及岸基溢油雷达组合选址问题,基于空间几何方法,在三维空间中提出了障碍物遮挡判断方法,并引入衰减函数进行雷达衰减测度,以建站成本最小和水域面积覆盖率最大为目标建立多目标选址模型。根据问题设计了自适应混沌多目标粒子群算法,在满足位置约束时生成初始解,提高算法求解速度;引入混沌机制和飞蛾火焰算法的螺旋搜索机制对粒子速度及位置更新策略进行改进,增强算法的局部和全局搜索能力。通过算例验证了本文所提出的判断方法及模型的有效性。研究成果不仅深化和拓展了VTS雷达选址及溢油问题的相关研究,也为海事主管机构在进行VTS雷达站及溢油雷达选址时提供理论依据。     

再入飞行器深度确定性策略梯度制导方法研究

为解决传统再入飞行器轨迹制导方法对强扰动条件适应性不足,难以满足终端约束的问题,在深度确定性策略梯度学习框架基础上,通过对随机强扰动条件下的离线飞行轨迹进行网络训练,寻找不同环境影响条件下的最优动作网络,以用于在线干扰条件下的制导轨迹规划,可通过对再入飞行攻角和倾侧角剖面的周期性预测,满足再入飞行终端高度、航程和速度约束。仿真实验结果表明：在满足终端高度约束的条件下,最大终端剩余航程偏差小于500 m,最大终端速度偏差小于35 m/s。本文所提制导方法较传统跟踪制导方法有较大的精度提升,算法计算量小,具有较好的工程应用前景。