臺灣博碩士論文加值系統

本論文探討攔截飛彈的發射時間窗口(Launch Time Window)該如何適當選擇，如何描述飛彈及目標的位置與速度函數，以及分析攔截成功的必要條件並建立最佳化問題，透過發展處罰函數(PF)演算法及連續二次規劃(SQP)演算法，來求出發射前等待的延遲時間最大值及最小值，即發射時間窗口。最後提供三種不同來襲目標來驗證所求出的發射時間窗口是否符合實際攔截情形。透過模擬的數值結果顯示針對不同目標所求出的發射時間窗口均有不錯的準確度且亦相當符合實際攔截情形。

When an attacking missile is detected, the missile defense system must decide when to launch the missile interceptor. The choice of a proper launch time is important because given the physical constraints on the interceptor, a poor choice of launch time alone may cause the interception to fail. This thesis discusses the determination of launch time window for a missile interceptor, which is formulated as constrained optimization problems.

The earliest and the latest allowable launch times are determined by numerically solve the corresponding minimization and maximization problems. Three incoming threats are considered. Numerical results show good agreement with results obtained via six degree of freedom simulations employing midcourse guidance.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章、緒論 1
第二章、運動方程式 3
2.1 座標系統 3
2.2 飛彈六自由度運動方程式 4
2.2.1 平移運動方程式 4
2.2.2 轉動方程式 5
2.2.3 尤拉角(Euler angle) 5
2.2.4 尤拉方程式(Euler equation) 7
2.3 目標運動方程式 7
第三章、飛彈及目標的速度及位置函數 9
3.1 各階段時間的定義 9
3.2 變數的定義 10
3.3 目標的速度及位置函數 11
3.4 飛彈的速度及位置函數 11
3.5 第二節火箭加速度分析 13
第四章、最佳化問題的建構 15
4.1 攔截的必要條件 15
4.2 最佳化問題的建立 18
4.3 延遲時間最大值與最小值 19
第五章、最佳化演算法的發展 21
5.1 處罰函數(PF)演算法 21
5.2 PF範例 23
5.2.1 PF範例最小值問題 23
5.2.2 PF範例最大值問題 25
5.3 連續二次規劃(SQP)演算法 27
5.4 SQP範例 29
5.4.1 SQP範例最小值問題 29
5.4.2 SQP範例最大值問題 30
第六章、數值計算及模擬 33
6.1 飛彈的推力及物性 33
6.2 模擬初始條件 34
6.3 模擬結果 39
6.3.1 Simulink模擬目標一來襲 40
6.3.1.1 執行PF演算法求解目標一 44
6.3.1.2 執行SQP演算法求解目標一 46
6.3.2 Simulink模擬目標二來襲 47
6.3.2.1執行PF演算法求解目標二 50
6.3.2.2執行SQP演算法求解目標二 52
6.3.3 Simulink模擬目標三來襲 53
6.3.3.1執行PF演算法求解目標三 55
6.3.3.2執行SQP演算法求解目標三 57
6.4 延遲時間評估與驗證 57
6.4.1 當目標一來襲時 59
6.4.2 當目標二來襲時 62
6.4.3 當目標三來襲時 64
6.5 不同 參數的數值結果 67
第七章、結論 71
參考資料 72
附錄1 主程式碼 73
附錄2 限制式程式碼 74
附錄3 PF程式碼 76
附錄4 SQP程式碼 86
附錄5 SQP求解不同目標的LNS 91

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