高超聲速飛行器分時攔截信息處理問題研究.pdf

1、近年來，以美國為首的諸多國家大力發(fā)展臨近空間高超聲速飛行器，其具有速度極高且同時具有一定機動能力，攻擊性強且難于探測等特點，給國家安全帶來了巨大的威脅。因而，其防御技術(shù)的研究具有重要意義。對高超聲速飛行目標實施攔截的難點主要在于探測不準：（1）空天背景中的雜波給探測帶來干擾和噪聲，如其他電磁波及臨近空間環(huán)境中各種電磁波的反射、折射；（2）高速飛行的目標會與大氣發(fā)生強烈作用，產(chǎn)生等離子體影響電磁波的正常傳播。高超聲速目標的機動過載一般較小

2、，如果中-末交班成功，可認為攔截器具有對于目標的機動優(yōu)勢，所以攔截成功概率主要受探測不準的影響而降低。因此，本文采用多個攔截器分時發(fā)射、分時攔截的方案，對于分時攔截方案中的信息處理問題進行了相關(guān)研究。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面。
　　首先，對分時攔截方案及方案中涉及的信息處理問題進行了描述。定義相關(guān)的坐標系，給出彈-目相對運動方程；通過分時攔截的幾何示意圖和工作時序圖說明方案的具體內(nèi)容和步驟，給出分時攔截方案中信息傳遞的計

3、算公式，并對整體的攔截過程按時間分為估計段和預(yù)報段，方便后續(xù)的分段研究。
　　其次，對高超聲速飛行器的運動特性進行了分析，并選定了跟蹤模型。通過對高超聲速飛行器進行彈道仿真，依據(jù)仿真結(jié)果分析了高超聲速飛行的運動特性，依據(jù)高超聲速飛行的運動特性選擇合適的加速度跟蹤模型，結(jié)合彈-目相對運動方程，得到攔截器對目標的跟蹤模型。
　　然后，對估計段的相關(guān)信息處理問題進行了研究。估計段的工作任務(wù)是獲得兩枚攔截器的彈-目相對運動信息以生成

4、制導(dǎo)指令。對此，文中提出兩種信息獲取方法，分別為基于幾何解算的方法和基于協(xié)同濾波的方法。對于基于幾何解算的方法，通過分析前一枚攔截器的彈-目相對運動信息的估計誤差在信息傳遞過程中對后續(xù)攔截器制導(dǎo)誤差的影響，得出對前一枚攔截器信息估計精度的要求，并為此設(shè)計了末制導(dǎo)律來提高相對運動信息的可觀性。通過仿真說明了制導(dǎo)律的有效性。對于基于協(xié)同濾波的方法，通過可觀度計算可知后一枚攔截器的制導(dǎo)信息的估計精度穩(wěn)定可靠，但其對目標加速度的跟蹤和目標運動信

5、息的計算效果不如基于幾何解算的方法。
　　最后，研究了預(yù)報段的信息處理問題，給出了兩種預(yù)報方法，一是基于外推法的目標彈道預(yù)報方法，二是基于預(yù)警信息的目標彈道預(yù)報方法。利用估計段得到的目標加速度的估計預(yù)報目標接下來的加速度，用于預(yù)報目標的彈道；論文對兩種預(yù)報方法進行了對比，并針對基于預(yù)警信息的預(yù)報方法為后續(xù)的攔截器設(shè)計了基于預(yù)測命中點的中制導(dǎo)律；對不同預(yù)報時長分別針對“直接外推法預(yù)報+比例導(dǎo)引”和“引入預(yù)警信息預(yù)報+文中設(shè)計制導(dǎo)律”