大气层高层机动目标末段拦截制导控制方法研究
发布时间：2020-10-11 12:10
目前针对弹道式目标的精确拦截技术已经趋于成熟,而对于机动目标的拦截技术还有待进一步研究,特别是近年来临近空间高超声速目标的迅猛发展给现有的防空反导系统带来巨大的挑战。末制导控制技术是防空反导系统实现动能杀伤的关键之一,因此本文针对拦截机动目标的末制导控制进行了研究。针对导弹拦截目标的末段,建立了弹目拦截相对运动的模型,并重点对其特性进行了分析。通过改进经典比例导引方法,在目标机动的情况下也得到了视线转率与弹目相对距离的解析表达式,给出了弹目拦截过程中可能采用的交战模式。本章是本文后续研究内容的基础。研究了基于微分几何理论的末制导方法。首先建立了弹目末段拦截的微分几何模型,针对原有的微分几何制导律受限于目标与导弹的速率比为常值且小于1,不对导弹和目标的运动状态做任何限制,并借助视线旋转坐标系三轴单位矢量之间的相互关系,直接进行了微分几何制导律的推导,简化了原有推导过程且物理意义清晰,得到了理论上适用于任意拦截情景的微分几何制导律,并分析了其初始捕获条件。最后,通过追击和逆轨交战的拦截仿真,验证了其有效性。研究了被动测量条件下相对运动信息的获取方法。针对被动测量条件下制导信息的获取问题,首先建立了表征弹目相对运动的状态方程和被动测量条件下的观测方程,并分别利用自适应扩展卡尔曼滤波和自适应两步滤波展开对系统状态的估计,进而利用估计值计算出制导指令。仿真结果表明,两种滤波器提供的制导信息精度均能满足末制导精度的要求,且自适应两步滤波的效果好于自适应扩展卡尔曼滤波。研究了侧窗探测体制下动能拦截器的末制导控制方法。以采用侧窗探测的动能杀伤器为研究对象,分别利用真比例导引和滑模变结构理论进行制导和姿态控制,通过设计轨控发动机开关机控制律和借助脉宽脉频调制器,将连续型的控制量转换为轨、姿控发动机的开关机指令。仿真表明,在末段拦截高速机动目标时,所提出的制导控制方法能够满足侧窗约束并精确命中目标。本文的研究能够为发展拦截机动目标的末制导控制技术提供理论基础,并为我国下一代防空反导系统的研制提供技术支持。
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ765.3
【部分图文】：
PAC-3系统
图 1.1 PAC-3 系统 图 1.2 THAAD 发射瞬间陆基中段防御 GMD 系统：由地基拦截弹(GBI)、预警探测系统和 C2BM成，用于拦截处于飞行中段的中远程弹道导弹，是美国多层导弹防御系组成部分。该系统目前也在不断地进行试验和改进。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系统进行了拦截测试，但是雷神公司的大气层外杀伤器(EKV目标，后来通过数据分析发现是由于轨道科学公司生产的固体火箭助推出现问题。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系统和雷神公司的伤器“CE-2”型 EKV 成功拦截从美军夸贾林环礁里根试验发射场发射的弹道导弹，这是第二代大气层外杀伤器的首次成功拦截。海基中段防御系统：即“宙斯盾”系统，是目前美国弹道导弹防御系统点，旨在利用“标准-3”系统拦截弹在大气层外拦截处于飞行中段的中近弹。在预算紧缩的形势下，美国决定继续扩大海基“宙斯盾”系统规模验次数，检查系统实战拦截能力，并加紧推进新型拦截弹的研制工作。 2013 年 10 月，美国进行了多达 9 次有海基“宙斯盾”系统参加的拦截演示了“标准-3”Block 1A 拦截弹不断提高的实战能力和“标准-3”Blo
用于拦截处于飞行中段的中远程弹道导弹，是美国多层导弹防御系组成部分。该系统目前也在不断地进行试验和改进。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系统进行了拦截测试，但是雷神公司的大气层外杀伤器(EKV目标，后来通过数据分析发现是由于轨道科学公司生产的固体火箭助推出现问题。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系统和雷神公司的伤器“CE-2”型 EKV 成功拦截从美军夸贾林环礁里根试验发射场发射的弹道导弹，这是第二代大气层外杀伤器的首次成功拦截。海基中段防御系统：即“宙斯盾”系统，是目前美国弹道导弹防御系统点，旨在利用“标准-3”系统拦截弹在大气层外拦截处于飞行中段的中近弹。在预算紧缩的形势下，美国决定继续扩大海基“宙斯盾”系统规模验次数，检查系统实战拦截能力，并加紧推进新型拦截弹的研制工作。 2013 年 10 月，美国进行了多达 9 次有海基“宙斯盾”系统参加的拦截演示了“标准-3”Block 1A 拦截弹不断提高的实战能力和“标准-3”Blo拦截弹拦截中近程弹道导弹的能力。此外，美日加快“标准-3”Block 2项目的研制速度，2013 年已完成关键设计评审。
【参考文献】
本文编号：2836574
【学位单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ765.3
【部分图文】：
PAC-3系统
图 1.1 PAC-3 系统 图 1.2 THAAD 发射瞬间陆基中段防御 GMD 系统：由地基拦截弹(GBI)、预警探测系统和 C2BM成，用于拦截处于飞行中段的中远程弹道导弹，是美国多层导弹防御系组成部分。该系统目前也在不断地进行试验和改进。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系统进行了拦截测试，但是雷神公司的大气层外杀伤器(EKV目标，后来通过数据分析发现是由于轨道科学公司生产的固体火箭助推出现问题。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系统和雷神公司的伤器“CE-2”型 EKV 成功拦截从美军夸贾林环礁里根试验发射场发射的弹道导弹，这是第二代大气层外杀伤器的首次成功拦截。海基中段防御系统：即“宙斯盾”系统，是目前美国弹道导弹防御系统点，旨在利用“标准-3”系统拦截弹在大气层外拦截处于飞行中段的中近弹。在预算紧缩的形势下，美国决定继续扩大海基“宙斯盾”系统规模验次数，检查系统实战拦截能力，并加紧推进新型拦截弹的研制工作。 2013 年 10 月，美国进行了多达 9 次有海基“宙斯盾”系统参加的拦截演示了“标准-3”Block 1A 拦截弹不断提高的实战能力和“标准-3”Blo
用于拦截处于飞行中段的中远程弹道导弹，是美国多层导弹防御系组成部分。该系统目前也在不断地进行试验和改进。2013 年 7 月 5 日，基中段防御系统进行了拦截测试，但是雷神公司的大气层外杀伤器(EKV目标，后来通过数据分析发现是由于轨道科学公司生产的固体火箭助推出现问题。2014 年 6 月 22 日，波音公司管理的 GMD 系统和雷神公司的伤器“CE-2”型 EKV 成功拦截从美军夸贾林环礁里根试验发射场发射的弹道导弹，这是第二代大气层外杀伤器的首次成功拦截。海基中段防御系统：即“宙斯盾”系统，是目前美国弹道导弹防御系统点，旨在利用“标准-3”系统拦截弹在大气层外拦截处于飞行中段的中近弹。在预算紧缩的形势下，美国决定继续扩大海基“宙斯盾”系统规模验次数，检查系统实战拦截能力，并加紧推进新型拦截弹的研制工作。 2013 年 10 月，美国进行了多达 9 次有海基“宙斯盾”系统参加的拦截演示了“标准-3”Block 1A 拦截弹不断提高的实战能力和“标准-3”Blo拦截弹拦截中近程弹道导弹的能力。此外，美日加快“标准-3”Block 2项目的研制速度，2013 年已完成关键设计评审。
【参考文献】
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1 黎克波;拦截机动目标的微分几何制导律[D];国防科学技术大学;2010年
本文编号：2836574
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