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大气层外多拦截器协同反导任务若干问题研究

作　者: 马亚邦
导　师: 高长生
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 多拦截器标准弹道目标分配遗传算法微分几何制导
分类号: TJ765
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

MKV拦截系统通过一个母弹携带若干子拦截器对目标实施动能拦截，有望解决传统动能拦截器多目标识别及拦截的难题。本文以该系统为研究对象，分析了其基本作战流程，并对其中的目标分配策略和末制导律进行了研究。本文首先建立了拦截弹的动力学和运动学模型，然后计算了拦截弹的标称弹道，对理论拦截场景进行了仿真模拟，验证了所建立的模型符合动力学规律，最后分析了导致实际弹道与标称弹道产生偏差的因素。然后根据MKV的拦截过程，在母弹的目标分配阶段，定性分析了威胁程度和拦截有效程度，并建立了目标分配模型，选择遗传算法来进行目标分配，仿真结果表明了该算法收敛速度快，基本能够达到全局收敛。最后以对抗机动目标的末制导律为研究对象，主要研究微分几何思想在MKV末制导段的应用，首先基于古典微分几何理论，基于常值速度假设，推导出在弧长体系下的微分几何制导指令曲率和指令挠率，然后根据相关曲线理论，将微分几何指令时域化，把该制导律应用的实际的拦截场景中来，为了验证其在大气层外的拦截场景下的性能，把空间真比例导引律和微分几何制导律进行仿真对比，结果证明了微分几何制导律能够抑制视线转动，克服了传统的比例导引律在拦截点附近过载饱和的缺陷，尤其是对机动目标拦截性能要好于比例导引。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-18
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
  1.2 MKV 技术的国外研究现状  9-12
  1.3 优化算法的研究现状分析  12-14
  1.4 制导律国内外研究现状分析  14-17
  1.5 本文的研究内容  17-18
第2章拦截弹的动力学模型  18-36
  2.1 引言  18-19
  2.2 坐标系的定义及其相互转换  19-22
    2.2.1 坐标系的定义  19-20
    2.2.2 坐标系间的相互转换  20-22
  2.3 拦截弹的动力学模型  22-28
    2.3.1 外力模型  23-24
    2.3.2 质心动力学方程  24-26
    2.3.3 补充方程  26-28
  2.4 飞行程序  28-29
  2.5 目标的动力学模型  29-30
  2.6 弹道仿真  30-33
  2.7 偏差弹道分析与仿真  33-35
  2.8 本章小结  35-36
第3章针对多目标的多子拦截器任务分配  36-45
  3.1 引言  36
  3.2 MKV 多目标分配  36-39
    3.2.1 目标分配模型  36-37
    3.2.2 目标威胁程度与拦截有效程度的评估  37-39
  3.3 遗传算法设计及实现  39-41
    3.3.1 编码  39
    3.3.2 适应度函数  39
    3.3.3 遗传操作  39-41
    3.3.4 算法的终止  41
  3.4 MKV 分配仿真分析  41-44
    3.4.1 子拦截器数量 m 等于目标数量 n  41-42
    3.4.2 子拦截器数量 m 大于目标数量 n  42-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章基于微分几何的末制导律设计  45-60
  4.1 引言  45
  4.2 质点的曲率与挠率及其物理意义  45-48
  4.3 微分几何制导律  48-53
    4.3.1 微分几何制导律的简要推导  48-51
    4.3.2 微分几何制导律的时域化及应用  51-53
  4.4 仿真分析  53-58
  4.5 本章小结  58-60
结论  60-61
参考文献  61-67
致谢  67

大气层外多拦截器协同反导任务若干问题研究

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