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空天防御  2022, Vol. 5 Issue (4): 10-18    
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临近空间高速目标拦截策略设计
孙兴龙1, 马克茂1, 姜宇1, 侯振乾2
1. 哈尔滨工业大学 航天学院,黑龙江 哈尔滨 150001; 2.上海机电工程研究所,上海 201109
Interception Strategy Design of High Supersonic Targets in the Near Space
SUN Xinglong1, MA Kemao1, JIANG Yu1, HOU Zhenqian2
1. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,Heilongjiang, China;2. Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute, Shanghai 201109, China
全文: PDF(1863 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为实现对临近空间飞行器等高速目标的有效防御,采用中、末分段制导的方式对目标进行拦截。首先,将中制导的设计描述为带有终端约束的优化问题,利用高斯伪谱法(Gauss pseudo-spectral method,GPM)将该问题离散化处理并转化为非线性规划(nonlinear programming,NLP)的形式,在线求解该非线性规划问题并基于滚动时域的方式完成了最优中制导律的闭环实现,算法保证了在制导信息短时间缺失等工况下的适用性。然后,设计了带有目标机动补偿的末制导律,降低了拦截末段对所需过载的要求,并基于制导信息估计完成了制导律的实现。最后,对闭环制导系统的稳定性进行了理论分析,并以典型高速目标拦截为例进行数值仿真,验证了本文所提拦截策略的有效性。
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关键词 临近空间高速高斯伪谱法最优制导律    
Abstract:In order to achieve effective defense against high supersonic targets such as near space flight vehicles, the midcourse guidance together with terminal phase guidance is used to intercept the targets. First, the design of midcourse guidance is described as an optimization problem with terminal constraints. The problem is discretized and converted into a form of nonlinear programming (NLP) using the Gauss pseudo-spectral method (GPM). The NLP problem is solved online and the optimal guidance law is implemented in a closed-loop in a receding horizon architecture. The algorithm ensures the applicability under the condition of guidance information missing for a short time. Then, the terminal guidance law with target maneuver compensation is designed to reduce the requirement of overload on the interceptor, and the terminal guidance law is implemented based on guidance information estimation. Finally, the stability of the closed-loop guidance system is analyzed theoretically, and the effectiveness of the proposed interception strategy is verified by numerical simulation of the interception against a typical high supersonic target.
Key wordsnear space    high supersonic    Gauss pseudo-spectral method    optimal guidance law
收稿日期: 2022-01-05      出版日期: 2022-12-15
ZTFLH:  TJ765  
基金资助:上海航天科技创新基金(SAST2018005);航天科技基金(JZJJX20190017)
作者简介: 孙兴龙(1993—),男,博士研究生,主要研究方向为多弹协同制导拦截等。
引用本文:   
孙兴龙, 马克茂, 姜宇, 侯振乾. 临近空间高速目标拦截策略设计[J]. 空天防御, 2022, 5(4): 10-18.
SUN Xinglong, MA Kemao, JIANG Yu, HOU Zhenqian. Interception Strategy Design of High Supersonic Targets in the Near Space. Air & Space Defense, 2022, 5(4): 10-18.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2022/V5/I4/10

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