● 摘要
美国战区导弹防御系统、国家导弹防御系统、在建的天基红外监视系统和空间跟踪和监视系统,增强了弹道导弹被美国在全球部署的反导系统发现、跟踪、拦截的概率,在这一背景下,研究了空间目标拦截的规避策略。建立了航天器动力学模型,介绍了拦截弹和空间跟踪和监视系统模型。在生成标准弹道模板的过程中,提出了结合拦截弹的助推器信息进行多段曲线拟合来构建标准弹道模板的方法。在研究利用进攻弹自身携带的热红外探测器来确定拦截弹弹道参数的过程中,提出了利用在进攻弹不机动的情况下,拦截弹一定命中目标这一信息,给出拦截点约束条件,推导了求解公式。仿真结果证明上述两种方法能大幅提高拦截点预报精度。在研究利用预警星座估计拦截弹弹道参数的过程中,提出了在交接失败时利用主动段曲线外推预报拦截弹位置速度信息的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。这种方法增强了整个预警系统的鲁棒性。在弹头的机动时间区间的研究过程中,给出了外大气层杀伤拦截器攻击区的估算方法,并在弹道平面上的投影给出了几何表达式;建立外大气层杀伤拦截器在航迹坐标系下的运动方程,给出了进攻弹进入攻击区的时刻求解方法。低轨导弹预警卫星星座是一种新型的导弹预警星座,其最大特点是星载冷红外传感器能对自由段目标进行高精度跟踪。其目标是提供足够精确的信息以引导拦截器拦截弹道导弹,是未来导弹预警系统中的重要组成部分。针对导弹预警星座的关键性能指标是来袭目标的被动段定轨精度的特点,提出了以对来袭目标定轨均方误差为评价指标的星座优化准则,均方误差反映定轨精度的统计特性,避免了直接以定轨精度为目标函数导致优化结果随机性的情况;分析了星座空间覆盖性能的特点和规律;推导了均方误差的求解公式。对一种典型的来袭弹道,构建了低轨导弹预警星座定轨性能仿真模型,采用Walker-δ星座模型,基于遗传算法对低轨导弹预警卫星星座进行了优化设计。最后验证了设计得到的星座在多项性能指标上均优于已有文献中的星座。
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