發(fā)布時間：2020-08-19 12:45

【摘要】：面對逐漸完善的陸、海、空、天、網(wǎng)電綜合一體化防御體系,單枚導(dǎo)彈的突防變得十分困難。在這種環(huán)境下,突防能力躍升為衡量導(dǎo)彈優(yōu)劣的核心技術(shù)指標(biāo),引起了武器裝備研制單位的高度重視。導(dǎo)彈編隊協(xié)同作戰(zhàn)因具有良好的魯棒性和隱蔽性被認(rèn)為是信息化條件下提高導(dǎo)彈突防能力的有效手段,同時還兼具對大型目標(biāo)的毀傷能力,其研究水平直接制約著新一代導(dǎo)彈裝備的發(fā)展。因此,如何提高信息化條件下導(dǎo)彈編隊協(xié)同作戰(zhàn)能力是目前急需解決的問題。本文提出導(dǎo)彈編隊協(xié)同突防-攻擊一體化概念,旨在能量消耗最省前提下提高導(dǎo)彈編隊協(xié)同作戰(zhàn)過程中的協(xié)同突防及目標(biāo)打擊能力。并圍繞導(dǎo)彈編隊的協(xié)同一體化作戰(zhàn),研究基于MSDE的高效協(xié)同一體化隊形優(yōu)化設(shè)計方法、基于改進粒子濾波的精確協(xié)同探測方法、以及可以提高編隊成員固有機動能力的基于增量動態(tài)逆的直氣復(fù)合控制方式,并在其基礎(chǔ)上,基于CVP-GA和hp-RMP方法解決編隊成員在不同攻擊任務(wù)需求下的突防-攻擊一體化最優(yōu)控制問題,為信息化條件下編隊協(xié)同作戰(zhàn)效能的提升及其工程實現(xiàn)提供理論依據(jù)。論文的主要研究工作如下:設(shè)計兼顧協(xié)同突防與攻擊能力的導(dǎo)彈編隊隊形,為后續(xù)導(dǎo)彈編隊的協(xié)同探測、協(xié)同突防-攻擊一體化提供隊形參數(shù)。研究從編隊隊形的參數(shù)表征方法和參數(shù)的性能限制出發(fā),并基于層次分析法、模糊三角數(shù)法、及工程經(jīng)驗分析隊形參數(shù)對編隊協(xié)同突防-攻擊一體化作戰(zhàn)效能指標(biāo)的影響。為了提高隊形參數(shù)優(yōu)化的速度,引入模糊評價法縮減優(yōu)化變量的個數(shù)及取值范圍,并基于均值漂移的差分演化算法得到一種適合編隊協(xié)同突防-攻擊一體化的編隊隊形。該編隊隊形除滿足彈間通信、編隊成員的飛行限制外,還在協(xié)同探測時具有良好的跟蹤精度,協(xié)同突防時具有足夠的機動空間,協(xié)同攻擊時能對目標(biāo)造成較大的毀傷能力。為提高編隊對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知能力,研究導(dǎo)彈編隊協(xié)同探測后對攔截彈、目標(biāo)的跟蹤估計問題。首先針對存在多枚攔截導(dǎo)彈或多個打擊目標(biāo)的情況,基于聚類思想,并通過改進關(guān)聯(lián)順序完成編隊對多探測目標(biāo)的快速數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián),為編隊對攔截導(dǎo)彈/目標(biāo)的運動狀態(tài)估計提供前提條件。目標(biāo)成功關(guān)聯(lián)后,采用基于改進的粒子濾波方法和加權(quán)融合算法完成對該目標(biāo)的運動狀態(tài)估計,為編隊的協(xié)同突防-攻擊提供準(zhǔn)確的攔截彈或打擊目標(biāo)的運動信息。為提高編隊成員的固有機動能力,將直接力系統(tǒng)引入編隊成員,并建立編隊成員的控制模型,為后續(xù)編隊成員控制系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)的設(shè)定提供理論依據(jù)。在現(xiàn)有編隊成員的氣動布局基礎(chǔ)上完成直接力系統(tǒng)姿控發(fā)動機模型的建立,并基于增量動態(tài)逆和指令分配思想設(shè)計姿控式復(fù)合控制器,該復(fù)合控制器相對于純氣動控制器具有較快的制導(dǎo)指令響應(yīng)時間。為保障編隊成員機動突防成功后仍具有目標(biāo)打擊能力,基于最優(yōu)控制理論研究編隊成員主動反攔截機動突防制導(dǎo)指令的設(shè)計方法。在編隊對攔截導(dǎo)彈和目標(biāo)運動狀態(tài)獲得精確估計的前提下,基于作戰(zhàn)幾何優(yōu)勢制定編隊協(xié)同突防策略,用于指導(dǎo)編隊成員主動反攔截機動突防最優(yōu)控制模型的建立,并基于控制變量參數(shù)化方法和路徑約束離散化方法得到突防時機給定條件下編隊成員制導(dǎo)指令的數(shù)值解。為實現(xiàn)最優(yōu)突防時機及制導(dǎo)指令的同時求解,提出一種基于控制變量參數(shù)化的混合遺傳算法(CVP-GA),用以實現(xiàn)編隊成員的自主反攔截機動突防。為保障導(dǎo)彈編隊在協(xié)同突防后仍可實現(xiàn)對目標(biāo)的時間/角度協(xié)同攻擊效果,開展編隊協(xié)同突防-攻擊一體化最優(yōu)控制研究�；诰庩爡f(xié)同突防-攻擊一體化作戰(zhàn)策略及模塊化建模思想進行編隊協(xié)同作戰(zhàn)的任務(wù)分解和各階段約束模型的建立,并通過設(shè)計階段連續(xù)性約束模型實現(xiàn)對不同策略分支的適應(yīng)。在其基礎(chǔ)上,建立編隊多階段最優(yōu)控制模型,并基于改進的多階段偽譜法完成制導(dǎo)指令的數(shù)值求解,實現(xiàn)編隊協(xié)同突防-攻擊一體化時間最優(yōu)控制。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ765
【圖文】：

第 1 章 緒論評估等功能[3]。其作戰(zhàn)過程如圖 1-1 所示。蘇聯(lián)海軍在 20 世紀(jì) 70 年代針對美航空母艦編隊制訂了飽和攻擊戰(zhàn)術(shù)，并經(jīng)過十年的建設(shè)形成了飽和攻擊作戰(zhàn)體系。之后，為了進一步提升協(xié)同攻擊的效果，又提出了領(lǐng)彈協(xié)同作戰(zhàn)模式，利用其自身配置的先進設(shè)備，聯(lián)合其他探測網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建更加完備的戰(zhàn)場態(tài)勢，為從彈提供實時修正的目標(biāo)數(shù)據(jù)及攻擊指令。1983 年服役的花崗巖（SS-N-19）是導(dǎo)彈協(xié)同攻擊的早期代表，可進行遠程、超聲速、掠海飛行，并具有打擊、指揮、通信等多用途，被譽為信息化和智能化導(dǎo)彈的先驅(qū)。一般采用領(lǐng)-從彈的高低搭配方式，領(lǐng)彈在高空通過自身探測裝置及衛(wèi)星、戰(zhàn)術(shù)鏈等傳輸?shù)男畔⑷诤细兄繕?biāo)數(shù)據(jù)，并基于彈間數(shù)據(jù)鏈完成目標(biāo)數(shù)據(jù)到從彈的傳輸，以實現(xiàn)對目標(biāo)的協(xié)同攻擊效果。該編隊中還配置多枚備用領(lǐng)彈，用以取代被攔截的領(lǐng)彈，提高了編隊的魯棒性。

第 2 章 基于 MSDE 的協(xié)同突防-攻擊一體化隊形設(shè)計MSDE 和 DE 具有非常接近的平均目標(biāo)函數(shù)值。圖 2-9 中的現(xiàn)象表明，相對于 DE，MSDE 具有明顯高效的搜索效率�？傊�，經(jīng)過圖 2-8 和 2-9 的分析表明，在求解1 12f f測試題時，MSDE 算法相對于 DE 算法具有更為良好的性能。同時也說明，基于 MS 的搜索算子的確極大地提高了 DE 算法的性能。

- 30 -圖 2-9 經(jīng)過 25 次獨立運算，MSDE 和 DE 對于1 12f f獲得的最佳目標(biāo)函數(shù)值的平均值的演化曲線Fig.2-9 The evolution curve of the average of objective function value using MSDE and DE after 25independent operation2.4.4 基于 MSDE 的編隊隊形優(yōu)化算法2.4.4.1 編碼演化算法中優(yōu)化變量通常采用二進制或十進制兩種編碼形式。二進制編碼在交叉、變異時操作簡單，因此具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。但當(dāng)變量的數(shù)值范圍較大或變量個數(shù)過多時，容易造成染色體長度過大，占用大量存儲空間且需要消耗較長解碼時間。由于編隊規(guī)模的不確定，因此，本文采取十進制方式表示編隊信息。

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本文編號：2797108