本發(fā)明涉及遠程制導(dǎo)彈藥彈道設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

1、中末制導(dǎo)平穩(wěn)交接是遠程制導(dǎo)彈藥彈道方案設(shè)計過程中必須面對的關(guān)鍵問題之一。為了保證中制導(dǎo)段和末制導(dǎo)段的平穩(wěn)交接，工程上一般要求遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)交接段完成中末段導(dǎo)引頭交接和中末段彈道交接。其中，中末段導(dǎo)引頭交接指的是在誤差允許的范圍內(nèi)將遠程制導(dǎo)彈藥平穩(wěn)、準確地導(dǎo)引至目標空域，保證遠程制導(dǎo)彈藥導(dǎo)引頭可以成果截獲目標進入末制導(dǎo)段；中末段彈道交接指的是遠程制導(dǎo)彈藥中末彈道平穩(wěn)過渡。影響遠程制導(dǎo)彈藥中末制導(dǎo)平穩(wěn)交接的因素有很多，如遠程制導(dǎo)彈藥彈道傾角、攻角、導(dǎo)引頭視場角以及飛行過程姿態(tài)擾動運動等。以遠程制導(dǎo)彈藥彈道傾角為例，當中末制導(dǎo)交接段彈道傾角選擇不合理時，輕則會使遠程制導(dǎo)彈藥在末制導(dǎo)段為實現(xiàn)大落角命中目標出現(xiàn)需用過載過大的情況，影響末制導(dǎo)性能，重則導(dǎo)致遠程制導(dǎo)彈藥導(dǎo)引頭捕獲目標失敗，出現(xiàn)無法命中目標的情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，以保證遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)交接段平穩(wěn)過渡。

2、為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，包括：

4、遠程制導(dǎo)彈藥結(jié)束初始段后啟控，進入中制導(dǎo)段；在中制導(dǎo)律導(dǎo)引下遠程制導(dǎo)彈藥經(jīng)過虛擬點，進入中末制導(dǎo)交接段，在中末制導(dǎo)交接段滑翔飛行并穩(wěn)定自身姿態(tài)，將導(dǎo)引頭進入預(yù)捕獲狀態(tài)的時刻作為捕獲點，捕獲目標以后導(dǎo)引頭開始工作，遠程制導(dǎo)彈藥進入末制導(dǎo)段，最終導(dǎo)引遠程制導(dǎo)彈藥命中目標。

5、進一步地，所述捕獲點在遠程制導(dǎo)彈藥發(fā)射坐標系中位置(lc,hc)的橫、縱坐標分別滿足：

6、

7、

8、其中，lt表示目標位置，參數(shù)ct取值范圍為0.7～0.8，lcmax表示遠程制導(dǎo)彈藥對目標的最大捕獲距離，θs表示導(dǎo)引頭視場角，θd表示期望彈道傾角，αd為與θd匹配的攻角，表示遠程制導(dǎo)彈藥姿態(tài)角擾動的邊界。

9、進一步地，所述虛擬點在遠程制導(dǎo)彈藥發(fā)射坐標系中位置(lb,hb)的橫、縱坐標分別滿足：

10、

11、

12、其中，vb表示遠程制導(dǎo)彈藥在中制導(dǎo)段末端速度，cb為不小于2的參數(shù)，ts為程制導(dǎo)彈藥姿態(tài)角擾動的衰減時間。

13、進一步地，在所述中末制導(dǎo)交接段的彈道設(shè)計方案為：

14、a)明確遠程制導(dǎo)彈藥飛行過程中的氣動參數(shù)、總體指標及擾動特性，依據(jù)遠程制導(dǎo)彈藥在飛行過程中的氣動導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)以及在常規(guī)飛行的運動狀態(tài)，確定遠程制導(dǎo)彈藥姿態(tài)角擾動的邊界以及在遠程制導(dǎo)彈藥在滑翔飛行過程中姿態(tài)角擾動的衰減時間ts；

15、b)依據(jù)遠程制導(dǎo)彈藥攜帶導(dǎo)引頭的探測性能，確定遠程制導(dǎo)彈藥對目標的最大捕獲距離lcmax，并依據(jù)遠程制導(dǎo)彈藥彈道方案的設(shè)計需求，確定參數(shù)ct；

16、c)依據(jù)遠程制導(dǎo)彈藥彈道方案的需求，確定遠程制導(dǎo)彈藥的期望彈道傾角θd，并求解對應(yīng)的攻角αd，計算期望捕獲點位置在遠程制導(dǎo)彈藥發(fā)射坐標系中的坐標(lc,hc)；

17、d)依據(jù)遠程制導(dǎo)彈藥姿態(tài)角擾動的衰減時間ts和參數(shù)cb，確定遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)交接段的滑翔距離lbc＝vbtb，計算獲得虛擬點位置在發(fā)射坐標系內(nèi)的坐標(lb,hb)；

18、e)遠程制導(dǎo)彈藥結(jié)束初始段的時間作為中制導(dǎo)段的啟控時間，在中制導(dǎo)律導(dǎo)引下，基于虛擬點的確定，實現(xiàn)遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)段的平穩(wěn)交接；所述中制導(dǎo)律由基于最優(yōu)跟蹤誤差模型的零化脫靶量制導(dǎo)指令和零化彈道傾角與期望彈道傾角誤差制導(dǎo)指令組成，其中零化脫靶量制導(dǎo)指令用以保證遠程制導(dǎo)彈藥準確經(jīng)過虛擬點，零化彈道傾角與期望彈道傾角誤差指令用以實現(xiàn)遠程制導(dǎo)彈藥中制導(dǎo)段遠程制導(dǎo)彈藥姿態(tài)約束。

19、進一步地，所述中制導(dǎo)律的制導(dǎo)指令表示為：

20、

21、其中，n為正常數(shù)，vm為遠程制導(dǎo)彈藥的飛行速度，為遠程制導(dǎo)彈藥與虛擬點的視線角的一階導(dǎo)數(shù)，k為制導(dǎo)增益，tgo為遠程制導(dǎo)彈藥剩余飛行時間，εθ為彈道傾角與期望彈道傾角跟蹤誤差。

22、進一步地，所述中制導(dǎo)律的制導(dǎo)指令中遠程制導(dǎo)彈藥剩余飛行時間通過下式進行估計：

23、

24、其中，為遠程制導(dǎo)彈藥剩余飛行時間的估計值，r為虛擬點與遠程制導(dǎo)彈藥的相對距離，θλ為遠程制導(dǎo)彈藥的速度誤差角。

25、一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序；處理器被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)所述基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法。

26、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲有計算機程序；計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)所述基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點：

28、1.在根據(jù)本發(fā)明提供的考慮姿態(tài)約束的基于虛擬點的中末制導(dǎo)交接彈道設(shè)計方法中，考慮了遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)交接段的彈道傾角、彈道傾角對應(yīng)的攻角、滑翔飛行的姿態(tài)擾動邊界及導(dǎo)引頭視場角，從理論上保證遠程制導(dǎo)彈藥能準確捕獲目標，并順利進入末制導(dǎo)段。

29、2.在根據(jù)本發(fā)明提供的考慮姿態(tài)約束的基于虛擬點的中末制導(dǎo)交接彈道設(shè)計方法中，通過分析遠程制導(dǎo)彈藥在滑翔飛行過程中擾動運動的衰減時間，選取了虛擬點，從理論上保證了遠程制導(dǎo)彈藥在中末制導(dǎo)交接段的姿態(tài)穩(wěn)定，有利于遠程制導(dǎo)彈藥捕獲目標。

30、3.根據(jù)本發(fā)明提供的考慮姿態(tài)約束的基于虛擬點的中末制導(dǎo)交接彈道設(shè)計方法中，基于角度約束的最優(yōu)中制導(dǎo)律可保證遠程制導(dǎo)彈藥以期望彈道傾角準確經(jīng)過虛擬點，進入設(shè)計的中末制導(dǎo)交接彈道，實現(xiàn)中末制導(dǎo)平穩(wěn)交接。

31、4.根據(jù)本發(fā)明提供的考慮姿態(tài)約束的基于虛擬點的中末制導(dǎo)交接彈道設(shè)計方法中，通過實時估計剩余飛行時間，保證了遠程制導(dǎo)彈藥中制導(dǎo)精度，降低了氣動攝動對中制導(dǎo)段飛行過程的影響。

技術(shù)特征：

1.一種基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，所述捕獲點在遠程制導(dǎo)彈藥發(fā)射坐標系中位置(lc,hc)的橫、縱坐標分別滿足：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，所述虛擬點在遠程制導(dǎo)彈藥發(fā)射坐標系中位置(lb,hb)的橫、縱坐標分別滿足：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，在所述中末制導(dǎo)交接段的彈道設(shè)計方案為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，所述中制導(dǎo)律的制導(dǎo)指令表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，其特征在于，所述中制導(dǎo)律的制導(dǎo)指令中遠程制導(dǎo)彈藥剩余飛行時間通過下式進行估計：

7.一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序；其特征在于，處理器被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲有計算機程序；其特征在于，計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于虛擬點的姿態(tài)約束中末制導(dǎo)交接段彈道設(shè)計方法，包括：遠程制導(dǎo)彈藥結(jié)束初始段后啟控，進入中制導(dǎo)段；在中制導(dǎo)律導(dǎo)引下遠程制導(dǎo)彈藥經(jīng)過虛擬點，進入中末制導(dǎo)交接段，在中末制導(dǎo)交接段滑翔飛行并穩(wěn)定自身姿態(tài)，將導(dǎo)引頭進入預(yù)捕獲狀態(tài)的時刻作為捕獲點，捕獲目標以后導(dǎo)引頭開始工作，遠程制導(dǎo)彈藥進入末制導(dǎo)段，最終導(dǎo)引遠程制導(dǎo)彈藥命中目標；其中，中制導(dǎo)律的零脫靶量制導(dǎo)指令用以保證遠程制導(dǎo)彈藥準確經(jīng)過虛擬點，零化彈道傾角誤差指令用以實現(xiàn)遠程制導(dǎo)彈藥中制導(dǎo)段角度約束，可以在理論上保證遠程制導(dǎo)彈藥在中制導(dǎo)段和末制導(dǎo)段的平穩(wěn)交接；同時考慮彈道曲率的剩余飛行時間估計方法可以保證遠程制導(dǎo)彈藥中制導(dǎo)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：馬乾才,劉明喜,牛智奇,許琛,郭永翔,茍秋雄,李延寧,趙小俠,王偉,牛冰,鄭建強,鞏祥瑞,潘迅,馬穎超,王磊,邵寶川,成高
受保護的技術(shù)使用者：西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2