针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法，该系统包括测量模块(1)、处理模块(2)和执行模块(3)，所述测量模块(1)用于实时测量高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息，所述处理模块(2)用于实时根据测量模块测得的信息获得舵偏指令信号，所述执行模块(3)用于接收处理模块获得的舵偏指令信号，并将信号转换成舵机所需的信号形式。本发明专利技术所提供的系统，通过主动式雷达获取飞行器与目标的实时相对位置信息，通过MEMS陀螺和地磁传感器获取飞行器的姿态信息，并经机载微处理器计算得到飞行器与目标的相对加速度，用以补偿高动态飞行器的制导控制指令，改善了飞行器的跟踪性能。

High dynamic compensation guidance and control system and method for high speed maneuvering target

【技术实现步骤摘要】
针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法
本专利技术属于自动控制领域，涉及一种高动态飞行器的补偿制导控制系统及方法，具体涉及一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及控制方法。
技术介绍
高动态飞行器是各国军队的骨干力量，具有精确打击、高效毁伤、战场生存等能力。高动态飞行器的追踪目标多为高速机动目标，由于机动目标与飞行器之间具有很高的相对运动速度和机动性，给飞行器的制导系统带来了严峻的挑战。现有技术中高动态飞行器的制导系统多采用比例导引制导律或过重补偿比例导引制导律，对高动态飞行器的制导控制指令不进行补偿或者进行固定补偿，难以达到对高速机动目标运动信息的实时预测，导致飞行器的跟踪性能、适应目标机动的能力以及跟踪精度均较差，严重制约了高动态飞行器的发展。因此，设计一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法，使高动态飞行器具有适应目标机动的能力和高的跟踪精度，是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法，该系统包括用以实时测量高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息的测量模块，用于实时根据测量模块测得的信息获得舵偏指令信号的处理模块，以及用于接收处理模块获得的舵偏指令信号，并将信号转换成舵机所需的信号形式的执行模块。通过主动式雷达获取飞行器与目标的实时相对位置信息，通过MEMS陀螺和地磁传感器获取飞行器的姿态信息，并经机载微处理器计算得到飞行器与目标的相对加速度，用以补偿高动态飞行器的制导控制指令，改善了飞行器的跟踪性能，从而完成了本专利技术。具体来说，本专利技术的目的在于提供一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统，其中，所述系统包括测量模块1、处理模块2和执行模块3，其中，所述测量模块1用于实时测量高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息，所述处理模块2用于实时根据测量模块测得的信息获得舵偏指令信号，所述执行模块3用于接收处理模块获得的舵偏指令信号，并将信号转换成舵机所需的信号形式。其中，所述测量模块1包括相对位置信息测量子模块11和飞行器姿态信息测量子模块12，其中，所述相对位置信息测量子模块11用于实时测量高动态飞行器相对高速机动目标的位置信息，所述飞行器姿态信息测量子模块12用于实时获得高动态飞行器的姿态信息。其中，所述相对位置信息测量子模块11为雷达测量元件，包括雷达发射机111、雷达接收机112和信息处理机113；其中，所述雷达发射机111用于向高速机动目标发射微波或毫米波，所述雷达接收机112用于接收高速机动目标的回波信息，所述信息处理机113用于对接收到的回波信息进行处理，以获取高动态飞行器相对高速机动目标的位置信息。其中，所述飞行器姿态信息测量子模块12包括MEMS陀螺121和地磁传感器122，其中，所述MEMS陀螺121用于测量高动态飞行器的俯仰角和偏航角ψ，所述地磁传感器122用于测量高动态飞行器的滚转角γ。其中，所述处理模块2包括相对位置解算子模块21、相对速度解算子模块22、相对加速度解算子模块23、补偿制导指令解算子模块24和舵偏指令解算子模块25，其中，所述相对位置解算子模块21用于实时根据测量的高动态飞行器相对高速机动目标的距离、视线偏角和视线倾角，获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置；所述相对速度解算子模块22用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置，获得高动态飞行器与高速机动目标的相对速度；所述相对加速度解算子模块23用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对速度，获得高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度；所述补偿制导指令解算子模块24用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，获得弹体坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，即为补偿飞行器制导控制指令的信息；所述舵偏指令解算子模块25用于实时根据弹体坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，获得舵偏指令信号。其中，所述相对位置解算子模块21通过下式(一)实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置，其中，r表示高动态飞行器与高速机动目标的距离，表示视线倾角，θ表示视线偏角。其中，所述相对速度解算子模块22通过下式(二)实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对速度，其中，r表示高动态飞行器与高速机动目标的距离，表示r的一次微分，表示视线倾角，表示的一次微分，θ表示视线偏角，表示θ的一次微分，表示x的一次微分，表示y的一次微分，表示z的一次微分。其中，所述相对加速度解算子模块23通过下式(三)实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，其中，r表示高动态飞行器与高速机动目标的距离，表示r的一次微分，表示r的二次微分，表示视线倾角，表示的一次微分，表示的二次微分，θ表示视线偏角，表示θ的一次微分，表示θ的二次微分，表示x的二次微分，表示y的二次微分，表示z的二次微分。本专利技术还提供了一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制方法，所述方法优选通过第一方面所述系统实现，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1，通过测量模块1实时获得高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息；步骤2，通过处理模块2实时获得高动态飞行器的舵偏指令信号；步骤3，通过执行模块3实时将舵偏指令信号进行转换，以控制舵机运动。其中，步骤2包括以下子步骤：步骤2-1，通过相对位置解算子模块21实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置；步骤2-2，通过相对速度解算子模块22实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对速度；步骤2-3，通过相对加速度解算子模块23实时获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度；步骤2-4，通过补偿制导指令解算子模块24实时获得弹体坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度；步骤2-5，通过舵偏指令解算子模块25实时获得高动态飞行器的舵偏指令信号。本专利技术所具有的有益效果包括：(1)本专利技术提供的针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统，通过主动式雷达获取飞行器与目标的实时相对位置信息，通过MEMS陀螺和地磁传感器获取飞行器的姿态信息，并经机载微处理器计算得到飞行器与目标的相对加速度，用以补偿高动态飞行器的制导控制指令，改善了飞行器的跟踪性能；(2)本专利技术提供的针对高速机动目标的高动态补偿制导控制方法，将高动态飞行器与高速机动目标之间的相对运动信息作为反馈，作为比例导引律的动态补偿项，使得高动态飞行器具有适应目标机动的能力，跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统，其特征在于，所述系统包括测量模块(1)、处理模块(2)和执行模块(3)，其中，/n所述测量模块(1)用于实时测量高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息，/n所述处理模块(2)用于实时根据测量模块测得的信息获得舵偏指令信号，/n所述执行模块(3)用于接收处理模块获得的舵偏指令信号，并将信号转换成舵机所需的信号形式。/n

【技术特征摘要】
1.一种针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统，其特征在于，所述系统包括测量模块(1)、处理模块(2)和执行模块(3)，其中，
所述测量模块(1)用于实时测量高动态飞行器与高速机动目标的相对位置信息以及高动态飞行器的姿态信息，
所述处理模块(2)用于实时根据测量模块测得的信息获得舵偏指令信号，
所述执行模块(3)用于接收处理模块获得的舵偏指令信号，并将信号转换成舵机所需的信号形式。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量模块(1)包括相对位置信息测量子模块(11)和飞行器姿态信息测量子模块(12)，其中，
所述相对位置信息测量子模块(11)用于实时测量高动态飞行器相对高速机动目标的位置信息，
所述飞行器姿态信息测量子模块(12)用于实时获得高动态飞行器的姿态信息。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述相对位置信息测量子模块(11)为雷达测量元件，包括雷达发射机(111)、雷达接收机(112)和信息处理机(113)；
其中，所述雷达发射机(111)用于向高速机动目标发射微波或毫米波，
所述雷达接收机(112)用于接收高速机动目标的回波信息，
所述信息处理机(113)用于对接收到的回波信息进行处理，以获取高动态飞行器相对高速机动目标的位置信息。


4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述飞行器姿态信息测量子模块(12)包括MEMS陀螺(121)和地磁传感器(122)，其中，
所述MEMS陀螺(121)用于测量高动态飞行器的俯仰角和偏航角ψ，
所述地磁传感器(122)用于测量高动态飞行器的滚转角γ。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块(2)包括相对位置解算子模块(21)、相对速度解算子模块(22)、相对加速度解算子模块(23)、补偿制导指令解算子模块(24)和舵偏指令解算子模块(25)，其中，
所述相对位置解算子模块(21)用于实时根据测量的高动态飞行器相对高速机动目标的距离、视线偏角和视线倾角，获得地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置；
所述相对速度解算子模块(22)用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对位置，获得高动态飞行器与高速机动目标的相对速度；
所述相对加速度解算子模块(23)用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对速度，获得高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度；
所述补偿制导指令解算子模块(24)用于实时根据地面坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，获得弹体坐标系下高动态飞行器与高速机动目标的相对加速度，即为补偿飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，赵健廷，南宇翔，曹先彬，杜文博，肖振宇，纪毅，王雨辰，师兴伟，
申请(专利权)人：北京理工大学，北京航空航天大学，中国北方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11