基于可达集的大气层外导弹防御系统不确定性交战分析
发布时间：2023-02-23 19:26
在导弹防御进程中,交战分析是指针对来袭的导弹目标,指挥控制系统统筹规划,将有限的作战资源合理地配置于防御战线,给出最优拦截方案的过程。交战分析得力与否,在很大程度上决定了防御方能否有效杀伤来袭目标。本文以大气层外导弹防御问题为背景,开展指挥控制系统交战分析方法研究。主要内容包括探索了未来指挥控制系统的发展趋势、作战流程与作战任务。弹道导弹防御技术经历了数十年的发展,实现了从无到有的突破,正在经历从有到精的转变。针对现有的导弹防御武器装备,实现作战思路、组织机制等软实力方面的拔高是当前防御技术发展的迫切需求。论文结合美军相关武器装备的发展历程,明确了未来指挥控制系统体系化、网络化、协同化的发展趋势。构建了大气层外导弹防御体系,梳理了协同作战条件下指挥控制系统的典型作战流程与作战任务,为未来指挥控制系统的研制与部署指明了方向。建立了基于相对运动理论的弹道误差传播方法体系。利用相对运动理论求解弹道误差传播问题。将期望轨迹视为主目标,将偏差轨迹视为从目标,则轨迹误差的传播规律可由从目标相对于主目标的运动特性描述。由一般形式的相对运动动力学方程出发,论文推导了四类不同的简化模型,适用于不同需求下...
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 相关领域研究综述
1.2.1 弹道/轨道误差传播分析
1.2.2 助推段目标状态估计
1.2.3 自由段目标状态估计
1.2.4 飞行器系统可达集建模
1.2.5 武器系统作战效能评估
1.3 研究内容与章节安排
第二章 指挥控制系统作战流程与任务分析
2.1 引言
2.2 指挥控制系统概述
2.3 指挥控制系统作战流程
2.4 指挥控制系统任务分析
2.5 小结
第三章 基于相对运动理论的弹道误差传播方法
3.1 引言
3.2 通用坐标系及其相互转换
3.3 相对运动动力学模型
3.4 二体假设下基于状态转移矩阵的弹道误差传播方法
3.4.1 二体假设下相对运动的状态转移矩阵
3.4.2 仿真算例与分析
3.5 二体假设下基于状态转移张量的弹道误差传播方法
3.5.1 二体假设下相对运动的状态转移张量
3.5.2 仿真算例与分析
3.6 J2假设下基于状态转移矩阵的弹道误差传播方法
3.6.1 J2假设下相对运动的状态转移矩阵
3.6.2 仿真算例与分析
3.7 J2假设下基于状态转移张量的弹道误差传播方法
3.7.1 J2假设下相对运动的状态转移张量
3.7.2 仿真算例与分析
3.8 小结
第四章 大气层外导弹目标轨迹误差精度链分析
4.1 引言
4.2 红外预警数据处理
4.2.1 预警卫星观测模型
4.2.2 目标助推段运动模型
4.2.3 基于指数加权递归最小二乘的目标状态估计方法
4.2.4 仿真算例与分析
4.3 雷达观测数据处理
4.3.1 雷达观测模型
4.3.2 目标自由段运动模型
4.3.3 基于解析状态转移矩阵的目标状态滤波方法
4.3.4 仿真算例与分析
4.4 基于J2STT方法的轨迹误差精度链分析
4.4.1 基于J2STT方法的轨迹误差预估策略
4.4.2 仿真算例与分析
4.5 小结
第五章 大气层外拦截弹可达集建模
5.1 引言
5.2 坐标系改进
5.3 可达集建模
5.3.1 拦截弹轨迹隐式方程
5.3.2 拦截弹轨迹扭曲机理
5.3.3 拦截弹轨迹簇降维分析
5.4 可达集数学描述
5.4.1 球面凸包问题建模
5.4.2 可达集包络计算方法
5.5 拦截能力评价方法
5.5.1 拦截弧段分析
5.5.2 发射诸元求解
5.5.3 仿真算例与分析
5.6 小结
第六章 指挥控制系统交战分析方法研究
6.1 引言
6.2 不确定性拦截能力评价
6.2.1 问题建模
6.2.2 脱靶量定义及其计算方法
6.2.3 基于无迹变换的拦截能力评价方法
6.2.4 仿真算例与分析
6.3 不确定性拦截任务规划
6.3.1 问题建模
6.3.2 作战效能指标体系
6.3.3 基于多属性决策的拦截任务规划方法
6.3.4 仿真算例与分析
6.4 小结
第七章 指挥控制系统仿真软件设计与应用
7.1 引言
7.2 大气层外导弹防御分布式仿真系统
7.2.1 系统结构与功能
7.2.2 系统实现机制
7.2.3 系统运行流程
7.3 指挥控制系统仿真软件设计
7.3.1 研制需求
7.3.2 功能模块
7.3.3 仿真流程与数据接口
7.4 指挥控制系统仿真软件应用
7.5 小结
第八章 结论与展望
8.1 论文主要研究成果
8.2 下一步研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 二体假设下相对运动的状态转移矩阵
附录B 二体假设下相对运动的二阶状态转移张量
附录C J2假设下相对运动的状态转移矩阵
本文编号：3748603
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 相关领域研究综述
1.2.1 弹道/轨道误差传播分析
1.2.2 助推段目标状态估计
1.2.3 自由段目标状态估计
1.2.4 飞行器系统可达集建模
1.2.5 武器系统作战效能评估
1.3 研究内容与章节安排
第二章 指挥控制系统作战流程与任务分析
2.1 引言
2.2 指挥控制系统概述
2.3 指挥控制系统作战流程
2.4 指挥控制系统任务分析
2.5 小结
第三章 基于相对运动理论的弹道误差传播方法
3.1 引言
3.2 通用坐标系及其相互转换
3.3 相对运动动力学模型
3.4 二体假设下基于状态转移矩阵的弹道误差传播方法
3.4.1 二体假设下相对运动的状态转移矩阵
3.4.2 仿真算例与分析
3.5 二体假设下基于状态转移张量的弹道误差传播方法
3.5.1 二体假设下相对运动的状态转移张量
3.5.2 仿真算例与分析
3.6 J2假设下基于状态转移矩阵的弹道误差传播方法
3.6.1 J2假设下相对运动的状态转移矩阵
3.6.2 仿真算例与分析
3.7 J2假设下基于状态转移张量的弹道误差传播方法
3.7.1 J2假设下相对运动的状态转移张量
3.7.2 仿真算例与分析
3.8 小结
第四章 大气层外导弹目标轨迹误差精度链分析
4.1 引言
4.2 红外预警数据处理
4.2.1 预警卫星观测模型
4.2.2 目标助推段运动模型
4.2.3 基于指数加权递归最小二乘的目标状态估计方法
4.2.4 仿真算例与分析
4.3 雷达观测数据处理
4.3.1 雷达观测模型
4.3.2 目标自由段运动模型
4.3.3 基于解析状态转移矩阵的目标状态滤波方法
4.3.4 仿真算例与分析
4.4 基于J2STT方法的轨迹误差精度链分析
4.4.1 基于J2STT方法的轨迹误差预估策略
4.4.2 仿真算例与分析
4.5 小结
第五章 大气层外拦截弹可达集建模
5.1 引言
5.2 坐标系改进
5.3 可达集建模
5.3.1 拦截弹轨迹隐式方程
5.3.2 拦截弹轨迹扭曲机理
5.3.3 拦截弹轨迹簇降维分析
5.4 可达集数学描述
5.4.1 球面凸包问题建模
5.4.2 可达集包络计算方法
5.5 拦截能力评价方法
5.5.1 拦截弧段分析
5.5.2 发射诸元求解
5.5.3 仿真算例与分析
5.6 小结
第六章 指挥控制系统交战分析方法研究
6.1 引言
6.2 不确定性拦截能力评价
6.2.1 问题建模
6.2.2 脱靶量定义及其计算方法
6.2.3 基于无迹变换的拦截能力评价方法
6.2.4 仿真算例与分析
6.3 不确定性拦截任务规划
6.3.1 问题建模
6.3.2 作战效能指标体系
6.3.3 基于多属性决策的拦截任务规划方法
6.3.4 仿真算例与分析
6.4 小结
第七章 指挥控制系统仿真软件设计与应用
7.1 引言
7.2 大气层外导弹防御分布式仿真系统
7.2.1 系统结构与功能
7.2.2 系统实现机制
7.2.3 系统运行流程
7.3 指挥控制系统仿真软件设计
7.3.1 研制需求
7.3.2 功能模块
7.3.3 仿真流程与数据接口
7.4 指挥控制系统仿真软件应用
7.5 小结
第八章 结论与展望
8.1 论文主要研究成果
8.2 下一步研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 二体假设下相对运动的状态转移矩阵
附录B 二体假设下相对运动的二阶状态转移张量
附录C J2假设下相对运动的状态转移矩阵
本文编号：3748603
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