目前針對彈道式目標(biāo)的精確攔截技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,而對于機(jī)動(dòng)目標(biāo)的攔截技術(shù)還有待進(jìn)一步研究,特別是近年來臨近空間高超聲速目標(biāo)的迅猛發(fā)展給現(xiàn)有的防空反導(dǎo)系統(tǒng)帶來巨大的挑戰(zhàn)。末制導(dǎo)控制技術(shù)是防空反導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能殺傷的關(guān)鍵之一,因此本文針對攔截機(jī)動(dòng)目標(biāo)的末制導(dǎo)控制進(jìn)行了研究。針對導(dǎo)彈攔截目標(biāo)的末段,建立了彈目攔截相對運(yùn)動(dòng)的模型,并重點(diǎn)對其特性進(jìn)行了分析。通過改進(jìn)經(jīng)典比例導(dǎo)引方法,在目標(biāo)機(jī)動(dòng)的情況下也得到了視線轉(zhuǎn)率與彈目相對距離的解析表達(dá)式,給出了彈目攔截過程中可能采用的交戰(zhàn)模式。本章是本文后續(xù)研究內(nèi)容的基礎(chǔ)。研究了基于微分幾何理論的末制導(dǎo)方法。首先建立了彈目末段攔截的微分幾何模型,針對原有的微分幾何制導(dǎo)律受限于目標(biāo)與導(dǎo)彈的速率比為常值且小于1,不對導(dǎo)彈和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)做任何限制,并借助視線旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系三軸單位矢量之間的相互關(guān)系,直接進(jìn)行了微分幾何制導(dǎo)律的推導(dǎo),簡化了原有推導(dǎo)過程且物理意義清晰,得到了理論上適用于任意攔截情景的微分幾何制導(dǎo)律,并分析了其初始捕獲條件。最后,通過追擊和逆軌交戰(zhàn)的攔截仿真,驗(yàn)證了其有效性。研究了被動(dòng)測量條件下相對運(yùn)動(dòng)信息的獲取方法。針對被動(dòng)測量條件下制導(dǎo)信息的獲取問題,首先建立了表征彈目相對運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和被動(dòng)測量條件下的觀測方程,并分別利用自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波和自適應(yīng)兩步濾波展開對系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì),進(jìn)而利用估計(jì)值計(jì)算出制導(dǎo)指令。仿真結(jié)果表明,兩種濾波器提供的制導(dǎo)信息精度均能滿足末制導(dǎo)精度的要求,且自適應(yīng)兩步濾波的效果好于自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波。研究了側(cè)窗探測體制下動(dòng)能攔截器的末制導(dǎo)控制方法。以采用側(cè)窗探測的動(dòng)能殺傷器為研究對象,分別利用真比例導(dǎo)引和滑模變結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行制導(dǎo)和姿態(tài)控制,通過設(shè)計(jì)軌控發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)機(jī)控制律和借助脈寬脈頻調(diào)制器,將連續(xù)型的控制量轉(zhuǎn)換為軌、姿控發(fā)動(dòng)機(jī)的開關(guān)機(jī)指令。仿真表明,在末段攔截高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)時(shí),所提出的制導(dǎo)控制方法能夠滿足側(cè)窗約束并精確命中目標(biāo)。本文的研究能夠?yàn)榘l(fā)展攔截機(jī)動(dòng)目標(biāo)的末制導(dǎo)控制技術(shù)提供理論基礎(chǔ),并為我國下一代防空反導(dǎo)系統(tǒng)的研制提供技術(shù)支持。
【學(xué)位單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TJ765.3
【部分圖文】：

PAC-3系統(tǒng)

圖 1.1 PAC-3 系統(tǒng) 圖 1.2 THAAD 發(fā)射瞬間陸基中段防御 GMD 系統(tǒng)：由地基攔截彈(GBI)、預(yù)警探測系統(tǒng)和 C2BM成，用于攔截處于飛行中段的中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈，是美國多層導(dǎo)彈防御系組成部分。該系統(tǒng)目前也在不斷地進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系統(tǒng)進(jìn)行了攔截測試，但是雷神公司的大氣層外殺傷器(EKV目標(biāo)，后來通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)是由于軌道科學(xué)公司生產(chǎn)的固體火箭助推出現(xiàn)問題。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系統(tǒng)和雷神公司的傷器“CE-2”型 EKV 成功攔截從美軍夸賈林環(huán)礁里根試驗(yàn)發(fā)射場發(fā)射的彈道導(dǎo)彈，這是第二代大氣層外殺傷器的首次成功攔截。海基中段防御系統(tǒng)：即“宙斯盾”系統(tǒng)，是目前美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)點(diǎn)，旨在利用“標(biāo)準(zhǔn)-3”系統(tǒng)攔截彈在大氣層外攔截處于飛行中段的中近彈。在預(yù)算緊縮的形勢下，美國決定繼續(xù)擴(kuò)大�；爸嫠苟堋毕到y(tǒng)規(guī)模驗(yàn)次數(shù)，檢查系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)攔截能力，并加緊推進(jìn)新型攔截彈的研制工作。 2013 年 10 月，美國進(jìn)行了多達(dá) 9 次有海基“宙斯盾”系統(tǒng)參加的攔截演示了“標(biāo)準(zhǔn)-3”Block 1A 攔截彈不斷提高的實(shí)戰(zhàn)能力和“標(biāo)準(zhǔn)-3”Blo

用于攔截處于飛行中段的中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈，是美國多層導(dǎo)彈防御系組成部分。該系統(tǒng)目前也在不斷地進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系統(tǒng)進(jìn)行了攔截測試，但是雷神公司的大氣層外殺傷器(EKV目標(biāo)，后來通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)是由于軌道科學(xué)公司生產(chǎn)的固體火箭助推出現(xiàn)問題。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系統(tǒng)和雷神公司的傷器“CE-2”型 EKV 成功攔截從美軍夸賈林環(huán)礁里根試驗(yàn)發(fā)射場發(fā)射的彈道導(dǎo)彈，這是第二代大氣層外殺傷器的首次成功攔截。�；卸畏烙到y(tǒng)：即“宙斯盾”系統(tǒng)，是目前美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)點(diǎn)，旨在利用“標(biāo)準(zhǔn)-3”系統(tǒng)攔截彈在大氣層外攔截處于飛行中段的中近彈。在預(yù)算緊縮的形勢下，美國決定繼續(xù)擴(kuò)大�；爸嫠苟堋毕到y(tǒng)規(guī)模驗(yàn)次數(shù)，檢查系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)攔截能力，并加緊推進(jìn)新型攔截彈的研制工作。 2013 年 10 月，美國進(jìn)行了多達(dá) 9 次有�；爸嫠苟堋毕到y(tǒng)參加的攔截演示了“標(biāo)準(zhǔn)-3”Block 1A 攔截彈不斷提高的實(shí)戰(zhàn)能力和“標(biāo)準(zhǔn)-3”Blo攔截彈攔截中近程彈道導(dǎo)彈的能力。此外，美日加快“標(biāo)準(zhǔn)-3”Block 2項(xiàng)目的研制速度，2013 年已完成關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審。
【參考文獻(xiàn)】

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1 張堯;郭杰;唐勝景;商巍;張浩強(qiáng);;機(jī)動(dòng)目標(biāo)攔截含攻擊角約束的新型滑模制導(dǎo)律[J];兵工學(xué)報(bào);2015年08期

2 張旭;雷虎民;李炯;翟岱亮;;變論域模糊自適應(yīng)滑模有限時(shí)間收斂制導(dǎo)律[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

3 雷虎民;張旭;李炯;劉滔;;攔截高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)終端滑模制導(dǎo)律設(shè)計(jì)[J];固體火箭技術(shù);2015年02期

4 商巍;唐勝景;郭杰;馬悅悅;張堯;;考慮自動(dòng)駕駛儀特性的自適應(yīng)模糊動(dòng)態(tài)面滑模制導(dǎo)律設(shè)計(jì)[J];兵工學(xué)報(bào);2015年04期

5 周華;劉紅軍;王澤;廖馨;郝穎;;一種基于目標(biāo)機(jī)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膮f(xié)同制導(dǎo)律[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2015年01期

6 溫先福;李剛;張興;王耀;;基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律的研究[J];彈道學(xué)報(bào);2014年04期

7 劉士明;田宏亮;陳景昊;;臨近空間動(dòng)能攔截器制導(dǎo)控制算法研究[J];飛行力學(xué);2015年01期

8 馬克茂;董繼鵬;張金鵬;;高階滑模制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];航空兵器;2014年05期

9 姚懷瑾;林德福;臧路堯;王武剛;;變結(jié)構(gòu)經(jīng)典比例導(dǎo)引制導(dǎo)性能對比研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年07期

10 李文武;王京;張勇軍;;具有自適應(yīng)滑模項(xiàng)的最優(yōu)滑模制導(dǎo)律設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)仿真;2014年05期

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1 黎克波;攔截機(jī)動(dòng)目標(biāo)的微分幾何制導(dǎo)律[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

本文編號：2836574