天基拦截与对地再入段轨迹优化与制导方法研究

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1、硕士学位论文天基拦截与对地再入段轨迹优化与制导方法研究SPACE-BACEDINTERCEPTIONTRAJECTORYOPTIMIZATIONANDGROUND-ATTACKINGREENTRYSTAGEGUIDANCEMETHODSRESEARCH刘一擎哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V448.2学校代码：10213国际图书分类号：629.78密级：公开工学硕士学位论文天基拦截与对地再入段轨迹优化与制导方法研究硕士研究生：：刘一擎导师：：夏红伟副教授申请学位：：工学硕士学科：：控制科学与

2、工程所在单位：：控制科学与工程系答辩日期：：2015年6月授予学位单位：：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:629.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSPACE-BACEDINTERCEPTIONTRAJECTORYOPTIMIZATIONANDGROUND-ATTACKINGREENTRYSTAGEGUIDANCEMETHODSRESEARCHCandidate：LiuYiqingSupervisor：Asso

3、ciateProf.XiaHongweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlScienceandEngineeringAffiliation：Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着航天科技、武器科学的快速发展，空间资源

4、在现代战争中扮演着越来越重要的角色，天基武器逐渐成为各国研究的热点。得益于其独特的空间位置，天基平台具有打击速度快、范围广、隐蔽性强等优势。天基平台武器系统可攻可守，其最主要的两个作战功能是卫星拦截和对地打击。掌握先进的天基平台技术可以对其它国家产生很强的军事威慑，也可使己方在未来战争中占据巨大的优势，因此针对天基拦截和对地打击关键环节——再入段的轨迹优化和制导问题的研究具有重要的理论价值和应用前景。首先，总结了天基平台的发展历史及国内外的研究现状，说明天基平台具有巨大的军用价值和发展潜力，也说明本课题

5、具有重要的研究价值；分析了天基平台的一些理论基础，包括两体问题、改进春分点轨道根数和Lambert飞行时间定理。其次，研究了天基卫星拦截的两种实现方法：共轨式拦截和直接上升式拦截。对于天基共轨式拦截分别采用脉冲变轨和连续推力变轨两种方案，分析了二者的优劣，并求解了燃料最优条件下连续推力变轨的最优轨迹，使用matlab软件给出仿真结果。直接上升式拦截采用了适用于有时间限制的Lambert变轨方法，分别设计了发射时间固定和拦截总时间固定两种约束条件下，燃料最省的算法。然后，研究了天基对地再入段的轨迹优化方法

6、。建立了再入段的模型，对于共面再入和异面再入两种情况，选取动能武器末速度最大为性能指标，约束条件为地面落点和初始参数，将天基对地打击轨迹优化问题转化为典型的最优控制问题，给出了基于高斯伪谱法的最优轨迹优化设计方法，并通过仿真验证了方法的正确性。最后，研究了天基对地再入段的制导方法。求解了再入段在零攻角条件下的解析解，在此基础上设计了解析预测制导方案，并使用matlab软件仿真验证了方案的准确性。关键词：天基平台；Lambert问题；根轨道法；伪谱法；再入解析预测制导-I-AbstractAbstract

7、Withtherapiddevelopmentofaerospacescienceandweaponscience,spaceresourcesareplayinganincreasinglyimportantroleinmodernwar,andspace-basedweaponsgraduallybecomeanhotspotofresearch.Thankstoitsuniquelocation,space-basedplatformhashighspeed,widerange,strongcon

8、cealmentandotheradvantages.Space-basedweaponssystemcanbothbeusedtoattackanddefend,whosetwomainfunctionsaredestroyingsatellitesandstrikingtheground.Countrieswhoownadvancedtechnologyofspace-basedplatformcanproducestrongmilit