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基于瞄准多个目标航天器的空间拦截器停泊轨道优化

2012-07-09向明思

兵器装备工程学报 2012年12期
关键词:优化

杨 亮,武 健,向明思

(第二炮兵工程大学906 室,西安 710025)

空间是未来的战略高地,谁控制了太空,谁就占据了主动。空间拦截与反拦截的不断发展将使空间争夺战更加激烈。空间停泊武器能有效拦截敌方外层航天器,它是各国争相发展的对象。

当前国内学者对空间停泊武器的研究主要集中于对单个目标航天器的机动拦截上。美国著名的“智能卵石”计划主要使拦截器小型化、轻型化且制导性能更优并使其在空间大量部署。本文有别于此,探讨单个拦截器预备拦截一组多个目标的停泊轨道优化研究。

考虑为未来空间争夺战节约资源、提高效率的设想,现假定某一在停泊轨道上正常运转的空间拦截器预备瞄准一组多个目标,当命令下达后攻击一个特定目标。由于目前近地轨道上各种非合作航天器数目众多,且有部分轨道部署比较集中,所以本文设想可以实现。于此,本文应用固定时间最小能量机动拦截模型并设定停泊轨道参数变化值域及解算步长,通过改进遗传算法对每次步长进行仿真计算,得到最小的速度增量累加值,最后找到一条满足任务约束的能量最优的拦截器停泊轨道。

1 固定时间最小能量拦截模型

在此只考虑椭圆轨道情况且假定地球为均质圆球,拦截器通过脉冲作用获得瞬时速度增量及在拦截过程中不考虑摄动因素影响。

拦截过程如如图1 所示,拦截器运行初始轨道为轨道Ι,t 时刻拦截器的位置矢量和速度矢量分别为r1和v1,假定在该时刻对其施加速度冲量Δv,使拦截器的速度矢量变为ν2,并进入另一条轨道F,经Δt 秒后命中预定的空间位置矢量为vm的目标卫星。……

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