【摘要】：飛行器的多地面基站接力制導(dǎo)是通過(guò)散布于不同空間位置且制導(dǎo)作用范圍能夠覆蓋較大空間的多個(gè)基站依次為飛行器接續(xù)制導(dǎo)的聯(lián)合制導(dǎo)方法。這種制導(dǎo)方式不僅可靠性強(qiáng),而且可以有效延伸導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)等飛行器的可控飛行范圍。多基站接力制導(dǎo)約束的飛行器航路規(guī)劃問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)這種具有前沿性的先進(jìn)制導(dǎo)方式所需解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文研究的多站接力制導(dǎo)約束的飛行器航路規(guī)劃問(wèn)題主要考慮在多個(gè)地面基站聯(lián)合接力制導(dǎo)的前提下,如何為飛行器規(guī)劃出一條能夠滿(mǎn)足各種制導(dǎo)約束且快速抵達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的航路。首先,對(duì)多站接力制導(dǎo)航路規(guī)劃中的要素和多約束條件進(jìn)行分析�？紤]的要素包括地面基站、制導(dǎo)交接方式、多站接力制導(dǎo)組合的選擇、飛行器與目標(biāo);考慮的約束條件包括地面基站制導(dǎo)范圍約束、制導(dǎo)交接區(qū)域飛行時(shí)間約束(制導(dǎo)交接約束)、飛行器與動(dòng)目標(biāo)相遇時(shí)間差約束、飛行器最大轉(zhuǎn)彎角約束、飛行器曲率約束。其中,制導(dǎo)交接約束使得本文的航路規(guī)劃問(wèn)題有別于一般的航路規(guī)劃問(wèn)題,也是本文航路規(guī)劃研究的主要難點(diǎn)。其次,介紹了多站接力制導(dǎo)航路規(guī)劃的共性問(wèn)題與優(yōu)化方法。多站接力制導(dǎo)組合的選擇是本文航路規(guī)劃研究的共性問(wèn)題,對(duì)于同一目標(biāo),當(dāng)存在多種地面基站制導(dǎo)組合時(shí),本文提出了如何優(yōu)化選擇其中最優(yōu)制導(dǎo)組合的方法,為進(jìn)一步的航路規(guī)劃奠定了基礎(chǔ);本文研究的多站接力制導(dǎo)航路規(guī)劃為連續(xù)域問(wèn)題,而差分進(jìn)化算法不僅操作簡(jiǎn)單而且在連續(xù)域問(wèn)題的研究中具有較強(qiáng)的全局搜索能力,所以本文采用差分進(jìn)化作為航路規(guī)劃問(wèn)題的優(yōu)化求解算法,并建立了基于差分進(jìn)化算法的航路規(guī)劃基本框架。再次,對(duì)于飛行器轉(zhuǎn)彎半徑遠(yuǎn)小于地面基站制導(dǎo)圓半徑,曲率約束可忽略的情形,分別針對(duì)靜目標(biāo)和動(dòng)目標(biāo)的飛行器航路規(guī)劃展開(kāi)研究。根據(jù)多站接力制導(dǎo)航路規(guī)劃問(wèn)題的特點(diǎn),本文提出了航路點(diǎn)角度編碼方式,通過(guò)角度(一個(gè)變量)代替坐標(biāo)(兩個(gè)變量)來(lái)表達(dá)航路點(diǎn)的位置,這種方式壓縮了搜索空間,便于航路的表達(dá)與約束的處理。針對(duì)靜目標(biāo)的飛行器航路規(guī)劃包含兩種情形:考慮和不考慮最大轉(zhuǎn)彎角約束;針對(duì)動(dòng)目標(biāo)的飛行器航路規(guī)劃是通過(guò)求飛行器和動(dòng)目標(biāo)到達(dá)同一終點(diǎn)的時(shí)間差,并判斷其是否滿(mǎn)足時(shí)差約束,然后將針對(duì)動(dòng)目標(biāo)的飛行器航路規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)化為針對(duì)靜目標(biāo)的飛行器航路規(guī)劃問(wèn)題處理。最后,對(duì)于飛行器轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)于地面基站制導(dǎo)圓半徑較大,曲率約束不可忽略的情形,提出了基于Dubins路徑的航路規(guī)劃方法。其中,航路點(diǎn)位置通過(guò)差分進(jìn)化進(jìn)行優(yōu)化,各航路點(diǎn)處飛行器的朝向隨機(jī)生成,這種方式顯著減小了計(jì)算代價(jià)。對(duì)于基于Dubins路徑的航路規(guī)劃方法在交接區(qū)域路徑長(zhǎng)度約束較難滿(mǎn)足時(shí)難以找到可行航路的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)交接區(qū)域內(nèi)最長(zhǎng)路徑的研究,挖掘出最長(zhǎng)路徑模式的先驗(yàn)知識(shí),提出了基于交接區(qū)域內(nèi)最長(zhǎng)路徑模式的Dubins航路規(guī)劃。設(shè)計(jì)了對(duì)比計(jì)算實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)制導(dǎo)交接區(qū)域路徑長(zhǎng)度約束較難滿(mǎn)足時(shí),基于交接區(qū)域內(nèi)最長(zhǎng)路徑模式的Dubins航路規(guī)劃方法明顯優(yōu)于基于Dubins路徑的航路規(guī)劃方法。通過(guò)上述研究,本文為多地面基站接力制導(dǎo)約束的飛行器航路規(guī)劃提供了可行的解決方法。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V249;TJ765
【圖文】：

北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖 2.1 地基雷達(dá)站的二維模型示意圖2.1.2 制導(dǎo)交接方式對(duì)于現(xiàn)代防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，協(xié)同制導(dǎo)不僅能夠增強(qiáng)中遠(yuǎn)程空防能力，還能為戰(zhàn)術(shù)的靈活運(yùn)用提供支持，從而在整體上提高了系統(tǒng)的對(duì)抗能力[62]。其中，制導(dǎo)交接方式是指導(dǎo)彈在多個(gè)地面基站之間如何交接制導(dǎo)權(quán)的問(wèn)題。如圖 2.2 所示，作戰(zhàn)平臺(tái) 1 通過(guò)目標(biāo)指示系統(tǒng)獲得目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)等信息，平臺(tái) 1 發(fā)射出導(dǎo)彈 M 對(duì)來(lái)襲目標(biāo) T 進(jìn)行攔截。導(dǎo)彈先是進(jìn)入垂直發(fā)射階段隨后到中間制導(dǎo)階段，由平臺(tái) 1 對(duì)目標(biāo) T 進(jìn)行追蹤，并向?qū)棸l(fā)射探測(cè)到的目標(biāo)信息，轉(zhuǎn)化為程序指令來(lái)控制其飛行。在導(dǎo)彈 M 飛離平臺(tái) 1 的制導(dǎo)范圍之前，平臺(tái) 1 通過(guò)把“制導(dǎo)權(quán)”移交給相鄰的作戰(zhàn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同制導(dǎo)。制導(dǎo)交接成功之后

圖 2.2 制導(dǎo)交接過(guò)程[63]下，多個(gè)雷達(dá)站之間的制導(dǎo)交接方式分為兩種：直接交接與間在平臺(tái) 1 交替為平臺(tái) 2 提供制導(dǎo)資源之前，始終由平臺(tái) 1 對(duì)目同時(shí)向平臺(tái) 2 提供目標(biāo)的信息，即直接交接方式就是導(dǎo)彈不會(huì)圍，“制導(dǎo)權(quán)”在平臺(tái) 1 或在平臺(tái) 2。間接交接與直接交接不不在平臺(tái) 1 且也不在平臺(tái) 2 的制導(dǎo)范圍內(nèi)的情況，通過(guò)預(yù)測(cè)的的位置，從而繼續(xù)接力制導(dǎo)。多個(gè)雷達(dá)站間的交接一般存在以X R為兩個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)制導(dǎo)范圍重疊區(qū)域的寬度，當(dāng)它滿(mǎn)足X R 最大的飛行速度，1t 是完成交接所需的時(shí)間），則采取直接交接

圖 2.2 制導(dǎo)交接過(guò)程[63]多個(gè)雷達(dá)站之間的制導(dǎo)交接方式分為兩種：直接交臺(tái) 1 交替為平臺(tái) 2 提供制導(dǎo)資源之前，始終由平臺(tái)向平臺(tái) 2 提供目標(biāo)的信息，即直接交接方式就是導(dǎo)“制導(dǎo)權(quán)”在平臺(tái) 1 或在平臺(tái) 2。間接交接與直接平臺(tái) 1 且也不在平臺(tái) 2 的制導(dǎo)范圍內(nèi)的情況，通過(guò)置，從而繼續(xù)接力制導(dǎo)。多個(gè)雷達(dá)站間的交接一般兩個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)制導(dǎo)范圍重疊區(qū)域的寬度，當(dāng)它滿(mǎn)足飛行速度，1t 是完成交接所需的時(shí)間），則采取直

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本文編號(hào)：2772556