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  • 空天防御
      2025年, 第8卷, 第2期 刊出日期:2025-05-23   
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    文献综述
    智能控制技术在导弹制导系统中的应用与发展前景
    薛雅丽, 徐夏易, 李锦毅, 崔闪, 洪君, 刘世豪
    空天防御. 2025, 8 (2): 1-6.  
    摘要   PDF (1188KB)
    随着现代战争形态的演变和作战环境的复杂化,导弹武器系统正面临前所未有的技术挑战。本文综述了智能控制技术在导弹制导系统中的应用,分析了传统控制方法在处理复杂系统非线性、时变、多变量且受环境扰动等情况时的局限性,探讨了智能控制理论(如模糊控制、神经网络和遗传算法)如何为复杂系统提供新的解决方案。智能控制技术通过模仿人类的认知过程和决策逻辑,展现出适应性、鲁棒性,可自动调整控制参数以适应不断变化的导弹飞行环境和任务需求。探讨了智能控制技术在导弹制导与导航方面的应用,并指出当前研究的热点问题、使用的研究方法与取得的成果,分析了智能控制技术在导弹制导系统应用中面临的挑战,包括数据依赖性、可解释性问题和技术瓶颈。最后,展望了智能控制技术在未来导弹控制领域的发展方向,包括技术集成与优化、多弹协同作战能力提升,以及人机交互和决策支持增强。
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    精确制导武器智能仿真技术发展研究
    田义, 赖敬业, 王丙乾, 严天虚, 洪泽华, 唐成师, 杨扬, 柴娟芳
    空天防御. 2025, 8 (2): 7-17.  
    摘要   PDF (6393KB)
    仿真技术为精确制导武器的设计、分析、验证、评估等提供了理论方法、验证手段和试验平台,在精确制导武器全生命周期中发挥着不可或缺的作用。随着智能技术在精确制导武器的目标识别、抗干扰、环境感知、自主决策、多智能体协同等方面的深入应用,传统仿真手段难以对智能化对象进行有效的验证评估。将“智能”融入精确制导武器的仿真过程,并研究新“智能”仿真手段是精确制导武器仿真技术的发展趋势。本文聚焦于精确制导武器智能化发展,从“仿-智能”和“智能-仿”两个维度分析其对智能仿真技术的需求,阐述了当前智能仿真技术的现状及挑战,提出未来需重点关注智能博弈对抗行为建模、复杂作战场景智能建模、智能仿真平台与仿真试验环境构设、精确制导武器智能水平和性能评估4个发展方向。
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    2024年国外防空反导领域进展及发展启示
    王创维, 黄雨辰, 王聪, 葛鲁亲
    空天防御. 2025, 8 (2): 18-26.  
    摘要   PDF (7034KB)
    分析了2024年美俄等军事强国在防空反导领域的力量建设和技术发展动态,重点剖析了各国防空反导领域骨干装备布局、系统能力升级、体系集成验证和实战化对抗等情况,总结梳理了国外防空反导领域的主要发展趋势并提出相关启示建议,以期为我国未来空天防御体系作战能力的提升提供参考。
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    战略与体系研究
    美陆军一体化防空反导系统发展研究与启示
    倪明, 杨阳, 梁壮
    空天防御. 2025, 8 (2): 27-33.  
    摘要   PDF (4276KB)
    当前,空天威胁形态呈现出“空天一体、跨域融合、多维联动、体系作战”的新特点和新趋势,已对传统防空作战造成巨大威胁。为避免潜在威胁的单方压制,各国防空反导装备及作战体系都在瞄准信息处理、互联操作、模块升级等重点方向开展研究与建设。本文从美陆军防空反导建设需求出发,探讨一体化防空反导系统建设思路;以美陆军一体化防空反导系统为例,阐述一体化防空反导系统总体架构、建设历程以及能力现状,并对系统能力及典型作战模式进行分析;从规划牵引、跨界融合、互联协同、灵活指控等维度给出防空反导系统一体化建设的启示与建议。
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    空天防御作战体系的发展论述
    张鹏, 冯柯, 侯林健, 刘凯, 宫建成, 武雁秋
    空天防御. 2025, 8 (2): 34-43.  
    摘要   PDF (1917KB)
    当前,空天作战环境日趋复杂,空袭武器装备呈现远程化、高速化、精确化、无人化、隐身化、智能化和低成本等特点。为应对空天威胁快速发展的挑战,防御作战任务从防御作战飞机拓展至防御弹道导弹、巡航导弹等精确打击武器,并在作战领域、打击目标种类等方面进一步发展。面对不断演进的空天威胁,空天防御武器必然向智能化、自主化、一体化、协同化方向发展。对于空天防御作战体系的论述是装备体系发展论证中的一个课题,科学合理的体系论证,对优化作战体系、改进体系作战部署、提高体系作战效能等具有重要意义。本文通过分析空天防御作战体系的本质属性、构成、作战能力,以及空天防御作战体系的地位、作用和发展方向,对空天防御作战体系的发展趋势进行了论述。
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    研究论文
    高速飞行器姿态控制系统的协方差分析方法
    蒋瑞民, 周鑫杰, 赵斌, 毕千, 朱亚龙
    空天防御. 2025, 8 (2): 44-49.  
    摘要   PDF (1316KB)
    针对不确定性因素作用下高速飞行器姿态控制系统性能的快速评估问题,提出了一种基于无迹变换的协方差分析描述函数方法。传统的协方差分析描述函数方法在求解复杂非线性函数的描述函数时具有求解过程复杂、不易编程实现的缺点,本文提出的基于无迹变换的协方差分析描述函数方法,通过加权采样和最小二乘方法对非线性函数进行统计线性化,分析随机非线性系统的状态均值和协方差的传播规律。本文在建立高速飞行器纵向姿态运动数学模型的基础上,采用基于无迹变换的协方差分析描述方法,对具有外部干扰的高速飞行器姿态运动进行统计性能的快速计算。通过与蒙特卡罗仿真结果的对比分析,验证了所提方法的有效性和正确性。 关键词: 协方差分析描述函数; 无迹变换; 最小二乘法; 高速飞行器
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    基于雷达相对测量的制导信息提取算法研究
    樊朋飞, 李庆波, 李臻, 陈成林
    空天防御. 2025, 8 (2): 50-57.  
    摘要   PDF (1905KB)
    受到雷达跟踪误差和来袭目标机动不确定问题影响,采用指令制导体制的防空导弹难以获得高精度制导信息以达到较高的命中精度。针对该问题,本文提出一种基于雷达相对测量的制导信息提取算法。首先,利用相对测量体制下雷达对目标和导弹的测量信息系统误差强相关、相对误差小的特点,建立雷达相对测量的误差模型;其次,根据目标、导弹运动特征和量测信息差异,采用无迹卡尔曼滤波( Unscented Kalman Filter, UKF)方法,分别构造基于“当前统计模型”的目标信息滤波算法和融合惯性测量信息的导弹运动信息估计方法,以获得目标和导弹在发射坐标系下的位置和速度等运动信息;最后,利用该估计信息对弹目视线角速率信息进行重构计算。仿真表明,该方法可以有效地降低雷达测量误差以及目标机动对提取视线角速率的影响,能够高精度地提取制导信息。
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    基于IMM-SRCKF对机动目标的多弹协同被动定位算法
    张雨格, 耿建强, 杨光宇, 朱苏朋, 侯振乾, 符文星
    空天防御. 2025, 8 (2): 58-65.  
    摘要   PDF (2494KB)
    针对空中机动目标的定位跟踪问题,提出一种基于交互多模型(Interacting Multiple Model, IMM)和平方根容积卡尔曼滤波(Square Root Cubature Kalman Filter, SRCKF)的多弹协同被动定位算法。首先,分析机动目标运动方式,确定其运动方程。然后,建立多弹协同场景的系统模型,并设计被动定位算法:采用平方根容积卡尔曼滤波提高算法对目标的定位精度,并避免计算过程中协方差阵失去正定性;采用交互多模型算法,解决目标运动状态模型不匹配时的滤波发散问题。对比仿真结果表明,IMM-SRCKF算法能够有效利用多弹的量测信息,完成对机动目标的协同被动定位,具备良好的定位精度和鲁棒性。
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    多临近空间飞行器滑翔段协同轨迹规划方法
    宋瑞, 张刚, 刘斯禹, 王世超, 秦佳星, 杨艺
    空天防御. 2025, 8 (2): 66-76.  
    摘要   PDF (2716KB)
    针对多临近空间飞行器滑翔段协同轨迹规划问题,设计了一种解耦框架下的序列凸优化方法,用于提升轨迹规划效率。首先,通过离散化和线性化方法建立协同轨迹规划凸优化模型;然后,基于解耦求解框架,通过设计变量分解和耦合约束解耦,以降低问题维度,同时制定信赖域收缩策略,加速序列凸优化计算收敛。仿真结果表明,解耦序列凸优化方法能够求解满足约束的多飞行器的滑翔轨迹,且计算效率优于耦合凸优化方法。
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    战场飞行器高生存力突防航路规划研究
    王杰民, 丁云鹏, 阮开智, 胡进峰
    空天防御. 2025, 8 (2): 77-83.  
    摘要   PDF (1750KB)
    航路规划能够显著提升飞行器的战场生存力,因此需要对三维航路规划展开研究。已有的三维航路规划主要是启发式的稀疏A-Star(Sparse A-Star, SAS)算法,该算法将雷达威胁作为问题模型中的不等式约束,因此只能保证规划的航路满足该雷达威胁的约束,但不一定是雷达威胁最小的最优航路。针对该问题,本文提出改进的SAS算法,该算法将雷达威胁放到启发函数中,并将雷达威胁改进成飞行器被截获概率,确保规划的航路是雷达威胁最小的最优航路,提高了飞行器突防的生存力。仿真结果表明,与已有方法相比:本文算法的航路被截获概率下降约20%,且航路显著缩短。
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    基于GP-GPU技术应用的导引头信号处理模块架构设计
    马啸龙, 许新鹏, 任书磊, 李晨, 崔闪
    空天防御. 2025, 8 (2): 84-92.  
    摘要   PDF (3111KB)
    针对目前主动导引头信号级建模仿真效率不高、实时性不强的问题,提出了一种基于图形处理器通用计算(General-Purpose Computing on Graphics Processing Units, GP-GPU)并行加速技术的导引头信号处理模块架构方法。采用CUDA编程形式对信号处理模块整体及其子模块进行基于GPU加速的架构搭建和接口设计,并对所构建的并行化模块架构进行仿真,对比全CPU状态下的耗时,以验证架构的可靠性与加速性能。仿真结果表明,基于GPU的并行化模块构架的时间速率是全CPU构架时间速率的12.67倍,初步验证了所搭建架构的可行性和加速效率。
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    酚醛树脂基复合材料热响应模型及裂解参数影响分析
    张亚运, 王利达, 牛波, 龙东辉
    空天防御. 2025, 8 (2): 93-102.  
    摘要   PDF (4255KB)
    基于阿伦尼乌斯和傅里叶导热方程,耦合传热、热解、物性变化、烧蚀等因素,构建出树脂基烧蚀材料热响应模型,并通过python语言进行快速数值求解。以典型的TACOT为验证材料,该模型在第一、二类边界条件下均表现出较高的温度响应精度。对烧蚀过程中重要的裂解过程参数研究发现,较低的裂解活化能可提高材料裂解气生成速率,增强蒸腾冷却作用,有利于降低烧蚀表面温度。同时,裂解气体的组成对内部温度有显著影响,裂解气焓值的增加使材料内部热解气流量少的区域温度上升,不利于整体的防热性能。从材料热裂解动力学特性角度,提出在烧蚀型热防护材料优选时需要综合考虑活化能和热解焓变之间的平衡。此外,热重(TG)实验和分子动力学(MD)模拟所获得的动力学数据在材料热响应过程中表现一致,揭示了基于微观MD模拟的宏观适用性,这为烧蚀材料从分子结构到表面热响应的跨尺度理性开发提供了理论基础。
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    寄生参数对SiC MOSFET开关特性的影响分析及建模
    于泓, 刘宜罡, 李颖, 乔金鑫, 简方恒
    空天防御. 2025, 8 (2): 103-111.  
    摘要   PDF (4085KB)
    为了探究功率驱动电路中寄生参数对SiC MOSFET高速开关特性的影响,对SiC MOSFET的材料特性及其开关瞬态行为中的动态特性进行系统研究。重点分析各种寄生元件参数对其开关过程的影响,建立SiC MOSFET在导通和关断过程的理论模型,开发双脉冲仿真平台;构建与实物参数一致的虚拟仿真环境,通过仿真和试验两种方法获取SiC MOSFET在不同栅源极电容和栅极电阻下的测试曲线。将仿真结果和试验结果进行对比,验证了栅源极电容和栅极电阻对SiC MOSFET开关瞬态行为的影响,同时也检验了本文仿真模型的准确性和精度。
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    重点城市要点防卫小型无人机袭扰作战问题研究
    孙亮, 王明宇, 周素华, 雷荣强
    空天防御. 2025, 8 (2): 112-117.  
    摘要   PDF (1268KB)
    在近年军事冲突、暴恐袭击等行动中,小型无人机及无人机蜂群已成为不可忽视的进袭威胁。本文围绕重点城市要点防卫无人机群目标袭扰作战特点,研究防御体系火力配系、装备部署、协同策略等关键问题,并基于任务级仿真模型进行大样本仿真验证。结果表明,双环部署体系整体拦截率、拦截效费比、防御成功率总体略优于单环部署。研究结果可为抗击小规模无人机群目标袭扰作战方法与对策的制定提供参考。
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    一种基于星图灰度分布特征的星敏感器质量分类方法
    练鹏, 杨积东, 叶宋杭, 占晓敏
    空天防御. 2025, 8 (2): 118-124.  
    摘要   PDF (2187KB)
    针对传统依据人工判读星敏感器成像图像方法的低效性,以及产品质量信息人工判读可靠性差、可用性低、识别效率低等问题,本文以星敏感器的构造原理为基础,对星图进行阈值降噪处理。依据多张去噪后星图的灰度分布特征,构建产品质量特征模型,并以此模型结合光学像差成像原理建立产品质量分类模型。该模型可满足产品总装质量的智能分类需求,使得产品质量信息的判读更具可靠性、可操作性以及可用性,有效降低生产成本,提高生产效率。
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    数字线程中需求与架构模型协同设计与一致性分析方法研究
    郭朕凯, 郭姣姣, 姜海波
    空天防御. 2025, 8 (2): 125-135.  
    摘要   PDF (2704KB)
    复杂航天器装备系统的数字化设计,较多地采用数字线程技术设计和开发复杂装备的需求模型(基于顶层运行场景和条目化需求设计)和架构模型(基于SysML语言进行时序图和状态机图模型设计)。在数字线程开发技术中,本文提出使用需求追溯技术实现需求模型和架构模型协同设计,使用形式化检查和测试用例自动生成方法进行需求模型和架构模型一致性分析;同时,给出了模型一致性分析验证的实现流程。
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    宽带通信卫星态势感知网络安全研究
    唐成, 梁一林, 李汶洁, 陈国铃
    空天防御. 2025, 8 (2): 136-141.  
    摘要   PDF (1473KB)
    宽带通信卫星在商业领域已有广泛应用,但其面对的安全风险形势也日益严峻,因此态势感知作为新型网络安全防御手段具备广阔的应用前景。本文首先介绍了态势感知的概念和作用,其次分析了宽带通信卫星网络面临的风险;并在此基础上提出针对性的基于人工智能、大数据等态势感知的安全技术,研究技术可行性,以期为推动宽带通信卫星态势感知的空天防御发展提供依据。
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    基于窄带物联网的分布式控制技术研究
    陈以恒, 张龙, 赵青松, 杨岚青, 薛广涛
    空天防御. 2025, 8 (2): 142-152.  
    摘要   PDF (2235KB)
    物联网(Internet of Things, IoT)对广域通信提出了高效、可靠、低功耗的要求,因此窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)技术应运而生,其通过优化网络升级和降低成本,实现了广泛分布式的设备连接。可靠数据报协议(Reliable User Datagram Protocol, RUDP)对传统UDP进行增强,旨在提供低延迟通信和可靠保证,其中快速可靠传输协议(KCP)因其轻量和灵活被广泛采用。为满足窄带物联网在分布式复杂场景下的传输需求,本文优化了KCP传输逻辑,设计发布-订阅、请求-响应两种模式满足应用层需求,并引入了心跳检测和选举机制,以提升系统的稳定性和容错性。
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    美天军快速采办发展分析及启示研究
    齐哲娴, 侯明茹, 孙宝升
    空天防御. 2025, 8 (2): 153-160.  
    摘要   PDF (1058KB)
    传统的太空采办以最大限度保证性能为核心,风险低、周期长、成本高,无法适应美天军“以与作战相关的速度提供新能力”的形势。为了应对这一挑战,美天军推进快速采办策略,提高项目开发和部署太空能力的速度和效率,确保相关部队及时具备有效应对威胁的必要能力。本文系统梳理了美国国防部采办改革后美天军快速采办的技术方法及项目实施情况,分析了快速采办带来的机遇和风险;同时,结合我国航天事业的发展,提出了改变传统航天采办思路、统筹推进采办科学发展、提升采办管理水平和基础建设等建议。
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