高超声速目标拦截中的中末交班条件分析与设计

摘要

临近空间高超声速目标具有高速、大机动等特点，给探测和制导均带来挑战。由于侧窗探测的影响，中末交班需在不对称视场条件下满足拦截器过载可用区间的约束。同时，在不同的中末交班条件下，目标的机动及导引头的探测噪声等随机误差对拦截精度的影响不同。因此考虑交班误差、过载可用区间以及交会角等约束条件，对拦截的中末交班条件进行分析和设计是十分必要的。
　　本文以临近空间高超声速目标拦截问题为研究背景，对中末交班条件进行分析和设计。主要工作如下：
　　首先，给出坐标系定义及转换关系，建立惯性视线系下的弹目相对运动模型，并给出侧窗约束的数学描述，为后续的建模和分析提供基础。
　　其次，给出不对称视场约束下拦截器可达区域计算方法。引入新的滚转角和攻角定义，推导建立角约束方程，以此为基础建立模型分析拦截能力与滚转角及攻角的关系，得到拦截能力对于滚转角及攻角的约束条件，进而获得拦截器中末交班可用过载区间约束条件。更进一步，基于弹目相对运动模型和中末交班初始时刻的可用过载区间，给出拦截器的可达区域范围计算方法。
　　然后，基于决策树方法对交会角约束进行分析。建立多影响因素的相对运动分析模型，考虑模型的非线性及随机性给交会角分析带来的困难，提出基于决策树的交会角约束分析方法，设计并进行决策树训练得到决策树模型，并分析提取交班条件规则。分析各规则中交会角与弹目速度比对于拦截过程的影响关系，得到拦截器需用过载随不同交会条件的定量变化规律。通过仿真验证了规则区间的形成原因及分析结果的正确性。
　　最后，研究多约束条件下完整的交班条件设计问题。给出基本的交会方式并分别分析其可行性。推导给出侧向交班和纵向交班设计条件的可行解，并通过仿真结果说明交班条件设计的可行性和正确性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 主要研究内容

第2章 坐标系关系及相对运动模型建立

2.1 引言

2.2 坐标系的定义及转换关系

2.3 相对运动模型的建立

2.4 侧窗约束的数学描述

2.5 本章小结

第3章 不对称视场约束下的可达区域计算

3.1 引言

3.2 分析模型的建立

3.3 可达区域的计算

3.4 本章小结

第4章 基于决策树的交会角约束分析

4.1 引言

4.2 多影响因素交会角约束分析模型的建立

4.3 基于决策树的交会角约束分析

4.4 交会角与弹目速度比对脱靶量的影响分析

4.5 仿真结果及分析

4.6 本章小结

第5章 多约束条件下的中末交班条件设计

5.1 引言

5.2 基本交会方式

5.3 多约束条件下的中末交班条件设计

5.4 仿真结果及分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢