基于微分对策的导弹主动防御制导研究

发布时间：2020-11-02 00:33

　　 随着美国导弹防御系统的日益完善,考虑到日益复杂的空间作战环境,各国之间弹道导弹的攻防对抗问题已经进入一个白热化的阶段。本文以三体攻防对抗为研究对象,结合动态博弈论,提出了一种基于微分对策的导弹主动防御策略。为了保护目标导弹远离敌方导弹防御系统发射的攻击导弹威胁,在不影响自身制导律的前提下,目标导弹机动躲避的同时,发射一个防御导弹去拦截攻击导弹来保护自身的安全,而这三个导弹之间的合作对抗过程,就是一个动态的博弈过程,为了分析这个问题,我们假设各导弹没有饱和限制,并且利用理想的动力学进行建模分析,并且各导弹之间能够全完获取其他导弹的信息。基于以上假设,本文主要开展了以下的研究工作:首先,建立三体运动学和动力学模型。在不需要知道导弹制导律的情况下,利用任意阶动力学模型去描述导弹的飞行,根据相应的几何关系和运动学关系,推导出时变的非线性运动学模型,选择合适的状态变量,将其转换成状态空间方程的形式。其次,推导导弹最优合作策略,并对策略解进行分析。推导了目标导弹和攻击导弹一对一的传统线性二次型微分对策模型解,以及目标导弹发射防御导弹的两队三体线性二次型微分对策模型解,并对模型解进行了分析。然后,对比传统的一对一微分对策和三体合作的微分对策。以推导的微分对策解为基础,对两种微分对策模型进行仿真分析,在飞行轨迹、过载、零控脱靶量和能量消耗等指标上,对其进行对比分析。最后,研究这种基于微分对策的主动防御技术的影响因素。在实际的作战背景中,导弹飞行特性以及信息共享程度会受到很多因素的影响,所以通过具体的实战情景仿真,分析不同影响因素对这种合作策略的影响,如:导弹的机动能力、信息共享的程度和目标协作机动程度等。通过以上的研究工作,我们发现这种基于微分对策的导弹主动防御策略有大的优势,可以自主选择拦截时间,并减少对目标机动的需求,通过参数控制,可以选择最优的制导策略,提高容错率等。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ765.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 弹道导弹突防技术研究现状
        1.2.1 弹道导弹突防技术
        1.2.2 多弹协同拦截技术
    1.3 主要研究内容及章节安排
第2章 导弹主动防御问题的数学模型
    2.1 引言
    2.2 基本坐标及坐标变换
        2.2.1 基本坐标系
        2.2.2 坐标系转换
    2.3 动力学及相对运动模型
        2.3.1 两体问题动力学模型及相对运动关系
        2.3.2 三体问题非线性动力学及运动学模型
        2.3.3 线性化运动学方程
    2.4 对策数学模型
        2.4.1 末端拦截时间
        2.4.2 零控脱靶量
        2.4.3 二次型目标函数
    2.5 本章小结
第3章 线性二次型微分对策制导策略
    3.1 引言
    3.2 微分对策最优控制解
    3.3 线性二次型微分对策制导策略
        3.3.1 一对一的线性二次型微分对策制导
        3.3.2 合作的线性二次型微分对策制导
    3.4 本章小结
第4章 主动防御的合作微分对策制导
    4.1 引言
    4.2 零滞后动力学数学模型
    4.3 不同情景下的微分对策制导策略
        4.3.1 信息共享的协同微分对策制导策略
        4.3.2 目标机动协同微分制导策略
        4.3.3 不同防御弹机动能力下的合作微分对策制导
    4.4 比例导引和合作微分对策制导策略对比
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


本文编号：2866319