發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 16:04

【摘要】：空間技術(shù)的發(fā)展極為迅速,在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中空間平臺(tái)的作用愈來(lái)愈顯著。各國(guó)都在大力地研發(fā)空間技術(shù)和空間武器,以提高本國(guó)在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中的實(shí)力。本課題以空間攻防中采用反衛(wèi)星攔截為背景,對(duì)攔截衛(wèi)星的攻擊軌道規(guī)劃及控制方法展開研究。課題的研究?jī)?nèi)容主要有以幾個(gè)方面:首先,針對(duì)“單-單”態(tài)勢(shì)下的攔截衛(wèi)星攻擊軌道優(yōu)化問(wèn)題,以配備脈沖火箭的脈沖推力衛(wèi)星和配備電推進(jìn)的連續(xù)推力衛(wèi)星為對(duì)象,利用遺傳算法對(duì)這兩種機(jī)動(dòng)方式的攔截衛(wèi)星攻擊軌道優(yōu)化問(wèn)題展開研究。建立目標(biāo)衛(wèi)星的動(dòng)態(tài)防御模型,針對(duì)攔截衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)特點(diǎn),將脈沖式推力模型轉(zhuǎn)化成攔截衛(wèi)星特征速度;將連續(xù)小推力模型簡(jiǎn)化為攔截衛(wèi)星的推進(jìn)系統(tǒng)在參考軌道坐標(biāo)系中姿態(tài)角,設(shè)計(jì)了一種可變長(zhǎng)實(shí)數(shù)遺傳編碼。將遺傳算法的遺傳算子和適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并且仿真驗(yàn)證遺傳算法的有效性。其次,針對(duì)“多-多”態(tài)勢(shì)下的攔截衛(wèi)星協(xié)同攻擊軌道優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種基于自適應(yīng)遺傳算法的多星協(xié)同攻擊軌道規(guī)劃方法。采用攔截衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)抵達(dá)目標(biāo)位置所需時(shí)間為協(xié)同變量;以攻擊軌道的安全性為協(xié)同約束;以路徑代價(jià)函數(shù)為協(xié)同函數(shù)。實(shí)現(xiàn)多攔截衛(wèi)星同時(shí)擊中目標(biāo),提高整體作戰(zhàn)效能及任務(wù)成功率。并且將遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)及遺傳算子進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),增強(qiáng)算法的自適應(yīng)能力。仿真說(shuō)明了該方法的能夠滿足攔截任務(wù)的要求。再次,針對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)逃逸的攔截衛(wèi)星攻擊軌道優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種協(xié)同進(jìn)化算法解決固定對(duì)抗時(shí)間下兩航天器的三維空間追逃問(wèn)題。根據(jù)納什均衡思想,將復(fù)雜的雙邊最優(yōu)規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)納什均衡點(diǎn)的搜索,使系統(tǒng)模型得到簡(jiǎn)化。以兩航天器的相對(duì)距離作為支付函數(shù),建立算法的適應(yīng)度函數(shù),對(duì)協(xié)同算子進(jìn)行改進(jìn)。分別對(duì)共面軌道和異面軌道下兩航天器追逃路徑進(jìn)行仿真分析,同時(shí)得到追逃過(guò)程中二者控制加速度隨時(shí)間的變化情況。仿真得出,當(dāng)對(duì)抗雙方為共面軌道時(shí),其最優(yōu)的追逃策略仍然在共面軌道上產(chǎn)生。最后,當(dāng)采用電磁干擾等方式摧毀目標(biāo)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)時(shí),需使攔截衛(wèi)星�？吭谀繕�(biāo)衛(wèi)星附近,因此,針對(duì)持續(xù)懸停繞飛干擾軌道規(guī)劃問(wèn)題,對(duì)懸停軌道構(gòu)型保持的控制力方程及燃耗估計(jì)進(jìn)行分析,在常值推力作用下利用冪級(jí)數(shù)法對(duì)系統(tǒng)近似求解。在懸停距離一定的條件下,以燃耗最優(yōu)為原則,利用遺傳算法規(guī)劃出航天器懸停的最佳位置,從而計(jì)算構(gòu)型保持所需的控制力。以相對(duì)位置和相對(duì)速度為狀態(tài)量,建立懸停過(guò)程中的誤差狀態(tài)方程,在此開環(huán)控制的基礎(chǔ)上,利用LQR控制設(shè)計(jì)反饋控制律,實(shí)現(xiàn)懸停保持過(guò)程中兩航天器的相對(duì)位置及相對(duì)速度的精確控制。仿真驗(yàn)證了本文所提出的懸停軌道控制方法具有一定的抗干擾性。
【圖文】：

中攔截衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)實(shí)施進(jìn)攻的方法有兩種：一對(duì)目標(biāo)實(shí)施撞擊使其墜毀的方式；一種是利用星的通訊系統(tǒng)，使其通訊系統(tǒng)癱瘓，無(wú)法正常、電磁干擾、激光破壞、軌道轉(zhuǎn)移、寄生衛(wèi)星指直接將炸藥裝在攔截衛(wèi)星星體上，令攔截衛(wèi)二者相對(duì)距離足夠近時(shí)引爆炸藥，摧毀目標(biāo)衛(wèi)對(duì)目標(biāo)衛(wèi)星實(shí)施打擊使其摧毀。電磁干擾利用信系統(tǒng)，使其無(wú)法正常工作；激光摧毀是指利衛(wèi)星局部遭到破壞。寄生衛(wèi)星采用體積小、質(zhì)過(guò)改變推力或啟動(dòng)飛輪干擾目標(biāo)衛(wèi)星飛行姿態(tài)行反衛(wèi)星任務(wù)的攔截衛(wèi)星，其技術(shù)研究已逐漸近些年，，美國(guó)以 XSS 系列、NFIRE[15]和“A戰(zhàn)能力的系統(tǒng)試驗(yàn)。圖 1.1 為 XSS-11 微衛(wèi)星

圖 1.2 NFIRE 衛(wèi)星力羅斯等國(guó)對(duì)空間防御體系進(jìn)行了大量的研發(fā)、協(xié)同優(yōu)化的同時(shí)，重視發(fā)展威脅偵查、鏈路防7 年，俄羅斯成立了戰(zhàn)略火箭軍，并且于 2002的主要組成部分[17]。表 1.1 美國(guó)部署和在研的反衛(wèi)星武器裝備劃名稱 技術(shù)類別 發(fā)展中段導(dǎo)彈御系統(tǒng) 動(dòng)能反衛(wèi)星武器具備接近實(shí)戰(zhàn)能力。道衛(wèi)星。中段導(dǎo)彈御系統(tǒng)可以攔截低軌道衛(wèi)星諜衛(wèi)星實(shí)施攔截。激光武器 定向能反衛(wèi)星武器已經(jīng)具有了作戰(zhàn)實(shí)力激光器 計(jì)劃處在停滯階段。信對(duì)抗系統(tǒng)信息對(duì)抗干擾已進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)部署階段偵察監(jiān)視抗系統(tǒng)系統(tǒng)論證階段。型 CAV利用 HTV-2 航天器進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V412.41;TJ86;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓洪濤;王友利;;國(guó)外空間攻防能力現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析[J];中國(guó)航天;2015年09期

2 潘屹;;航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)水滴型懸停軌道研究[J];航天器工程;2014年04期

3 張秋華;孫松濤;諶穎;孫毅;;時(shí)間固定的兩航天器追逃策略及數(shù)值求解[J];宇航學(xué)報(bào);2014年05期

4 劉源;沈毅;邢雷;孫兆偉;;快速響應(yīng)衛(wèi)星電子系統(tǒng)等壽命設(shè)計(jì)方法[J];航空學(xué)報(bào);2014年06期

5 陳杰;蔣宇平;;印度成功進(jìn)行“一箭七星”發(fā)射[J];中國(guó)航天;2013年04期

6 符俊;蔡洪;張士峰;丁洪波;;航天器遠(yuǎn)程最優(yōu)攔截方法研究[J];固體火箭技術(shù);2011年06期

7 王功波;鄭偉;孟云鶴;湯國(guó)建;;相對(duì)非圓軌道的懸停控制方法研究[J];中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué);2011年11期

8 ;Research on hovering control scheme to non-circular orbit[J];Science China(Technological Sciences);2011年11期

9 陳杰;潘峰;蘇同領(lǐng);;美國(guó)天基太空監(jiān)視系統(tǒng)[J];國(guó)防科技;2011年01期

10 張文明;代冀陽(yáng);吳劍;;采用LQR方法的縱列式直升機(jī)懸�？刂婆c仿真[J];微計(jì)算機(jī)信息;2010年25期

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1 孫松濤;近地軌道上兩航天器追逃對(duì)策及數(shù)值求解方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 鄧泓;攔截衛(wèi)星末段攔截軌道的控制與規(guī)劃方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

3 湯可宗;遺傳算法與粒子群優(yōu)化算法的改進(jìn)及應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2011年

4 王功波;基于連續(xù)小推力的航天器軌道設(shè)計(jì)與控制方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 張鵬宇;空間攔截最優(yōu)軌道設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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1 史明明;攔截衛(wèi)星軌道優(yōu)化和控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 楊丹;空間攔截變結(jié)構(gòu)末制導(dǎo)律研究[D];上海交通大學(xué);2013年

3 何俊辰;相對(duì)旋轉(zhuǎn)目標(biāo)懸停和繞飛的動(dòng)力學(xué)與控制[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

4 趙琴;基于四元數(shù)的空間攔截器姿態(tài)控制方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 羅建;序列二次規(guī)劃（SQP）算法及其在航天器追逃中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

6 姚志虎;基于梯度恢復(fù)算法的航天器追逃策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

7 田野;空間目標(biāo)飛越式抵近觀察制導(dǎo)方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 王健;多架無(wú)人機(jī)攻擊多目標(biāo)的協(xié)同航跡規(guī)劃算法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2004年

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