拦截高超声速机动飞行器制导滤波设计及仿真建模研究

123456aa · 发表于 2022-5-1 10:25:50

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雅宝题库解析：
随着飞行器设计理论和制造技术的持续发展，以及攻防对抗的不断升级，高速（超音速，高超音速）及高机动能力的飞行器（弹道导弹，临近空间飞行器等）渐渐进入人们视野，特别是临近空间飞行器，其军事应用前景十分广阔，它的发展和应用将可能为未来战争开辟一个新战场，进一步促进空天一体化的发展。为此，本课题注重于研究拦截高速机动飞行器的制导滤波设计，以及拦截系统仿真建模研究，为设计研究高超飞行器拦截器提供理论依据。文章首先讨论了拦截高速随机机动飞行器弹道末段的制导律和滤波器设计。基于线化假设和完全信息对策模型，推导出微分对策制导律（DGL）的表达式。在此基础上考虑一般拦截情形，即非完全信息对策以及测量含噪声，提出采用交互式多模型滤波（IMM）估计状态变量，推导出滤波方程，得到了DGL/IMM算法，并与以往方法进行比较，仿真分析表明所提出的算法滤波效果好，运算量低，脱靶量均值小，而且对于未知目标机动模式有很强的适应能力。接下来考虑实际拦截，建立了三自由度三维空间拦截的运动及动力学模型，设计了包含直接力（RCS）的BTT拦截弹飞行控制模型。考虑不同拦截方式，即“从下向上”拦截和“高抛”拦截，分别设计了其初制导、中制导和末制导制导律，得到了完整的拦截弹制导控制律。在此基础上，建立了地基雷达搜索、发现并跟踪目标的模型，得到了拦截系统作战模型，并分别设计了地基雷达滤波和弹上导引头滤波的滤波器。最后，考虑不同目标机动模式和不同导引头机制，及不同的拦截方式，分别采用蒙特卡洛仿真得到脱靶量的变化规律，讨论并分析仿真结果。结果显示，采用高抛的拦截方式，结合主动雷达-点源红外双模导引头，得到的脱靶量更小，更适合于拦截高速机动飞行器。

拦截高超声速机动飞行器制导滤波设计及仿真建模研究

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