高超声速目标拦截交会条件分析

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由于高超声速目标的飞行速度较快,必须采用直接碰撞杀伤,对末制导精度提出了较高的要求,但高超声速目标特殊的弹道形式及临近空间复杂的探测环境,也给中制导带来了探测与跟踪的困难。受中制导精度所限,中-末制导交班时往往存在着一定的交班误差,该误差可能会对末制导系统精度造成影响。同时,在末制导过程中,目标可能会通过机动规避拦截,其产生的偏差也会影响拦截精度。值得注意的是,在不同的交会条件下中末交班误差和目标机动都对拦截精度具有不同的影响,因此分析不同交会条件下中末交班误差和目标机动对拦截精度的影响是十分有必要的。本文以高超声速目标拦截为背景,研究中末交班误差和目标机动对交会条件的影响,以设计合适的中末交班条件,保证对目标的成功拦截。首先,对交会条件分析问题进行了描述,并建立了引入交会角的拦截模型。分析了高超声速目标的特性和拦截存在的问题,对交会条件分析问题进行了描述,阐述了分析交会条件的目的和意义,得到了交会角是表征拦截几何的重要参数这一结论;分别建立了引入交会角的拦截几何分析模型和引入交会角的弹目相对运动模型。为后续交会条件的静态分析和动态分析奠定了数学基础。其次,从拦截器机动能力角度,基于拦截几何对交会条件进行了静态分析。考虑目标初始位置误差、目标速度预报误差和目标法向机动,分别给出了拦截所容许的目标最大初始位置误差、目标最大速度偏差和目标最大法向加速度与交会条件之间的解析关系,得到了实现目标拦截的可用交会角区间,并通过仿真验证了解析分析的正确性。最后,从拦截过程角度,基于蒙特卡罗方法对交会条件进行了动态分析。考虑目标初始位置误差、目标径向速度偏差和目标法向机动,基于蒙特卡罗方法对末制导过程进行了仿真分析,得到了满足拦截精度要求的交会条件的统计解。并通过对特殊的交会条件的进一步分析及仿真结果间的对比分析,得出了目标初始位置误差对交会条件分析影响不大,而目标径向速度偏差和目标法向机动对交会条件分析影响较大的结论。
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