基于攔截幾何的高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截中制導(dǎo)策略與方法.pdf

1、隨著超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日益成熟，臨近空間的特殊戰(zhàn)略價(jià)值受到廣泛關(guān)注，臨近空間高超聲速飛行器這類精確打擊武器得到了快速發(fā)展，因此，發(fā)展高超聲速飛行器的防御技術(shù)尤為重要。防御高超聲速飛行器的難點(diǎn)主要有三個(gè)方面：（1）高超聲速飛行器飛行速度極快，降低了預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)概率，同時(shí)也對(duì)攔截彈的速度提出了更高的要求；（2）高超聲速飛行器機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，并且具有不確定性，給攔截系統(tǒng)帶來了很大困難；（3）高超聲速飛行器在臨近空間飛行，在這種環(huán)境中光學(xué)探測(cè)面

2、臨復(fù)雜的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)問題，而且攔截彈在高速飛行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)加熱效應(yīng)，這些因素增大了高超聲速飛行器的探測(cè)難度。因此，本文通過考慮目標(biāo)所有可能的速度方向，得到由所有可能的命中點(diǎn)組成的攔截幾何，并基于攔截幾何分析攔截彈的中末制導(dǎo)交接班條件，采用高斯偽譜法設(shè)計(jì)攔截彈中制導(dǎo)律，以提高對(duì)高超聲速目標(biāo)的攔截精度。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　首先，通過考慮目標(biāo)所有可能的速度方向，并根據(jù)導(dǎo)彈和目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，推導(dǎo)得到所有可能

3、的命中點(diǎn)的位置，這些命中點(diǎn)所組成的幾何稱為攔截幾何，攔截幾何的建立為之后的高超聲速目標(biāo)攔截彈中末制導(dǎo)交接班條件分析奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，基于攔截幾何分析高超聲速目標(biāo)攔截彈的中末制導(dǎo)交接班條件。根據(jù)攔截幾何的研究結(jié)果給出攔截高超聲速目標(biāo)所要滿足的前提條件，稱之為攔截條件；之后，通過推導(dǎo)得出攔截彈為成功攔截目標(biāo)或滿足規(guī)定的脫靶量要求在中末制導(dǎo)交接班時(shí)刻所要滿足的位置條件和角度條件，并通過仿真對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　然后，基于高

4、斯偽譜法設(shè)計(jì)高超聲速目標(biāo)攔截彈的中制導(dǎo)律。以攔截彈中末制導(dǎo)交接班角度條件、交班距離和視線角速率為約束條件，以剩余飛行時(shí)間n次方的倒數(shù)乘以控制輸入的平方的積分為性能指標(biāo)，將攔截彈中制導(dǎo)律設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)控制問題。采用高斯偽譜法將該最優(yōu)控制問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，通過求解非線性規(guī)劃問題得到最優(yōu)控制問題的解，并通過仿真驗(yàn)證了該中制導(dǎo)律的有效性。在實(shí)際制導(dǎo)過程中，要求中制導(dǎo)律的制導(dǎo)指令為軌控發(fā)動(dòng)機(jī)能夠輸出的離散的指令值。對(duì)此，本文提出了兩種