● 摘要
随着导弹技术的发展及其在现代战争中的成功应用，导弹拦截技术已经成为世界军事领域研究的焦点。许多学者对导弹拦截问题进行了大量的研究，取得了显著的成果。本文在这些成果的基础上，主要就导弹拦截技术中的重要问题----制导规律的设计进行了研究与仿真。本文以某拦截导弹反导反卫任务为背景，对拦截导弹的弹道设计和制导规律进行了研究。重点对拦截导弹的末制导律进行了研究。论文内容可分为拦截导弹飞行系统建模、转弯弹道设计、姿态控制系统设计和末制导律研究以及飞行系统仿真五个部分。第一部分建立了拦截导弹在惯性空间的六自由度运动模型，比传统的建模方式更加通用，实用性更强。并且有效避免在地球固联坐标系建立模型考虑地球自转影响时可能出现的错误；第二部分针对拦截导弹的特点进行弹道设计，给出拦截导弹转弯过程的飞行程序方案。针对弹道设计建立拦截导弹弹道模型，设计拦截导弹的转弯弹道。保证导弹在跨音速之前实现转弯并且转弯结束时获得最佳的瞄准角度，减少拦截导弹到达指定拦截空域需要的能量；第三部分对拦截导弹姿态控制系统进行设计。针对拦截导弹的性能参数分别基于PID控制和变结构理论设计拦截导弹的姿态控制规律，使得拦截导弹能够精确跟踪程序姿态角；第四部分对拦截导弹末制导律进行了研究，对拦截导弹和目标的相对运动关系进行分析，并建立拦截导弹和目标的三维相对运动方程。 首先研究了目前使用最为广泛的比例导引律及其改进形式； 其次对现代制导规律进行了介绍，并给出了鲁棒性较强、能对付大机动目标的变结构制导规律以及使得拦截导弹能量消耗和脱靶量最小的最优制导规律； 最后针对拦截导弹末制导段变轨发动机只能提供常值脉冲推力的特点，提出了脉冲制导律，解决了末制导段发动机开关机频繁的问题。第五部分根据拦截任务建立拦截导弹与目标攻防对抗仿真系统，对姿态控制规律的控制效果以及末制导规律的性能进行仿真和分析。对拦截导弹的弹道计算和飞行系统进行了六自由度仿真，仿真结果表明设计的飞行程序和导引规律是合理有效、易于实现的，拦截导弹成功完成了拦截任务。