【摘要】：大氣層外多攔截器是一種新型的彈道導(dǎo)彈防御作戰(zhàn)形式,能夠有效提高攔截彈對(duì)多目標(biāo)的攔截能力,并降低費(fèi)效比。多攔截器代表了未來(lái)動(dòng)能攔截武器的發(fā)展方向,其研究和發(fā)展情況備受關(guān)注。本文以大氣層外多攔截器對(duì)多目標(biāo)的攔截問(wèn)題為背景,對(duì)多攔截器的目標(biāo)分配及制導(dǎo)控制方法進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括:針對(duì)大氣層外多攔截器對(duì)多個(gè)目標(biāo)的協(xié)同攔截問(wèn)題,推導(dǎo)了攔截器與目標(biāo)的非線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程,并考慮攔截器和目標(biāo)的任意階線性動(dòng)態(tài)特性,以零控脫靶量為狀態(tài)參數(shù)建立平面內(nèi)的線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型�；诳蛇_(dá)集、攔截概率密度函數(shù)和目標(biāo)位置概率密度函數(shù),提出一種攔截概率估計(jì)方法,并建立了多攔截器目標(biāo)分配模型;基于貪婪優(yōu)化算法對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn),提高了對(duì)多攔截器目標(biāo)分配問(wèn)題的求解速度及解的質(zhì)量;針對(duì)大規(guī)模目標(biāo)分配問(wèn)題,提出一種基于多攔截器間通信的分布式目標(biāo)分配方法,具有通信需求低、計(jì)算量小、求解速度快、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)目標(biāo)分配,多攔截器對(duì)多目標(biāo)的攔截問(wèn)題被分解為多個(gè)單枚攔截器對(duì)單目標(biāo)以及多枚攔截器對(duì)單目標(biāo)的子攔截問(wèn)題。針對(duì)單枚攔截器對(duì)單目標(biāo)的攔截問(wèn)題,基于微分對(duì)策理論分析了平面內(nèi)攔截器與目標(biāo)追逃問(wèn)題的最優(yōu)控制策略,得到了適用于任意初始條件和動(dòng)態(tài)特性的攔截捕獲條件;研究了基于狀態(tài)黎卡提方程(State-Dependent Riccati Equation,SDRE)的非線性微分對(duì)策求解方法,提出了一種基于SDRE的非線性微分對(duì)策制導(dǎo)律,與線性二次型微分對(duì)策制導(dǎo)律相比具有精度高、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)多枚攔截器對(duì)單目標(biāo)的攔截問(wèn)題,建立了多攔截器對(duì)單目標(biāo)的協(xié)同攔截微分對(duì)策模型,以二對(duì)一攔截為例對(duì)多攔截器的協(xié)同策略進(jìn)行研究,提出一種零控脫靶量?jī)蓚?cè)逼近的協(xié)同攔截策略,并基于線性二次型微分對(duì)策理論設(shè)計(jì)了具有角度約束的微分對(duì)策協(xié)同制導(dǎo)律,通過(guò)仿真驗(yàn)證了該制導(dǎo)方法的優(yōu)越性。攔截器制導(dǎo)系統(tǒng)的性能與姿態(tài)控制精度息息相關(guān),攔截器的高精度姿態(tài)控制性能是實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)高精度攔截的必要條件。在實(shí)際作戰(zhàn)過(guò)程中,攔截器可能受到執(zhí)行器故障、系統(tǒng)不確定性及外部擾動(dòng)等因素的影響,導(dǎo)致姿態(tài)控制性能下降。為提高攔截器的姿態(tài)控制精度,設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)參數(shù)更新方法,對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)的不確定性上界進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償;提出一種滿足有限時(shí)間收斂的攔截器自適應(yīng)容錯(cuò)姿態(tài)控制方法,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法的有效性和優(yōu)越性。本文對(duì)大氣層外多攔截器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探索,研究了多攔截器的目標(biāo)分配、攔截制導(dǎo)方法、協(xié)同策略、姿態(tài)控制方法等重要問(wèn)題,提高了多枚攔截器對(duì)多目標(biāo)的攔截性能,得到的研究成果對(duì)大氣層外多攔截器的發(fā)展具有一定的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TJ765.3
【圖文】：

- 2 -圖 1-1 MKV-L 示意圖Fig. 1-1 Schematic view of MKV-L的 MKV 方案稱為 MKV-L，包括一個(gè)運(yùn)載的攔截器（Kill Vehicle，KV），如圖 1-

圖 1-2 MKV-L 懸浮測(cè)試Fig. 1-2 MKV-L hovering test的 MKV 方案稱為 MKV-R，包括若示。KV 直徑約為 25 厘米、長(zhǎng)約 4立的傳感器、數(shù)據(jù)鏈以及軟件和推

MKV-R示意圖

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