一种组合制导目标拦截方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种组合制导目标拦截方法及系统，方法包括：确定真比例导引律TPN制导指令加速度；在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度；根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度；根据组合制导指令加速度控制拦截弹对目标进行拦截。本发明专利技术公开的技术方案结合了PPN制导和TPN制导的优点，计算量较小，组合制导律对测量信息和目标估计信息的依赖程度较低，鲁棒性较强，缩短了拦截需用时间，弹目视线可实现快速收敛，拦截后期弹道平稳，拦截需用能量较小，在临近空间可实现对目标的快速拦截。可实现对目标的快速拦截。可实现对目标的快速拦截。

【技术实现步骤摘要】
一种组合制导目标拦截方法及系统


[0001]本专利技术涉及目标拦截
，特别是涉及一种组合制导目标拦截方法及系统。

技术介绍

[0002]针对临近空间高超声速目标进行拦截，需实现对目标的零脱靶量拦截，现有的拦截方法包括基于微分几何制导的纯比例导引律PPN对目标进行拦截和基于视线旋转平面内的真比例导引律TPN对目标进行拦截。
[0003]基于微分几何制导的纯比例导引律PPN对目标进行拦截：制导指令加速度垂直于拦截器速度方向，可实现弹目视线的快速收敛，针对大气层内受气动力影响较大的拦截弹设计，而现有技术研究的拦截对象飞行空域为临近空间，临近空间大气稀薄，相比于低层大气，拦截弹受气动力影响较小；且制导指令所需要的参量e
r
、e
θ
、e
ω
、均依赖于滤波算法的准确性，制导性能与滤波得到的信息紧密相关，误差与时延难以消除，不利于工程实现。
[0004]基于视线旋转平面内的真比例导引律TPN对目标进行拦截：制导指令加速度垂直于视线方向，弹目视线收敛速度较慢，拦截后期需用过载较大，弹道弯曲明显，脱靶概率较大。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种组合制导目标拦截方法及系统，以提高目标拦截的准确率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种组合制导目标拦截方法，所述方法包括：
[0007]步骤S1：确定真比例导引律TPN制导指令加速度；
[0008]步骤S2：在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度；
[0009]步骤S3：根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度；
[0010]步骤S4：根据组合制导指令加速度控制拦截弹对目标进行拦截。
[0011]可选地，所述确定真比例导引律TPN制导指令加速度，具体包括：
[0012]步骤S11：确定视线旋转坐标系下视线法向e
θ
；
[0013]步骤S12：确定瞬时旋转平面内的视线转率；
[0014]步骤S13：确定真比例导引律TPN制导指令加速度公式；
[0015]步骤S14：将所述瞬时旋转平面内的视线转率和所述视线法向e
θ
确定真比例导引律TPN制导指令加速度。
[0016]可选地，所述确定瞬时旋转平面内的视线转率，具体包括：
[0017]步骤S121：确定视线瞬时旋转平面内的比例导引律；
[0018]步骤S122：将视线瞬时旋转平面内的比例导引律代入相对运动方程组确定瞬时旋
转平面内的视线转率。
[0019]可选地，所述在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度，具体包括：
[0020]步骤S21：构建微分几何坐标系；
[0021]步骤S22：根据转换关系将质点运动的位置、速度、加速度、加加速度矢量可以转化到微分几何体系中，获得转换后的微分几何体系；
[0022]步骤S23：在转换后的微分几何体系中确定拦截弹的曲率和挠率；
[0023]步骤S24：在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件；
[0024]步骤S25：在所述捕获条件范围内，根据所述拦截弹的曲率确定纯比例导引律PPN制导指令加速度。
[0025]可选地，所述根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度，具体公式为：
[0026][0027]其中，a
m
为组合制导指令加速度，a
′
m
为TPN制导指令加速度，a
″
m
为PPN制导指令加速度，N为导引系数，为弹目相对位置r的导数，为视线转率，e
θ
为视线法向，V
m
为拦截弹线速度，κ
m
为拦截弹的曲率，k1∈(1,3),k2∈(0,0.5)，n
m
为拦截弹速度的法向矢量。
[0028]可选地，所述在转换后的微分几何体系中确定拦截弹的曲率和挠率，具体公式为：
[0029][0030]其中，κ
m
、τ
m
分别为拦截弹的曲率和挠率，a
m
表示拦截弹过载，n
m
表示拦截弹速度的法向矢量，V
m
表示拦截弹速度，b
m
表示拦截弹速度旋转轴方向矢量，a
t
表示目标加速度矢量，r表示弹目相对距离，为视线转率，e
θ
为视线法向，e
ω
为视线旋转角速度方向，s
m
为拦截弹运动弧长，ω为视线旋转角速度，e
r
为视线方向单位矢量。
[0031]可选地，所述捕获条件，具体公式为：
[0032][0033]其中，r0表示初始弹目距离，为初始时刻视线转率，r为拦截弹与目标的相对距离矢量，为视线转率，a表示制导指令加速度，V
m
为拦截弹线速度，V
t
为目标线速度。
[0034]可选地，所述将视线瞬时旋转平面内的比例导引律代入相对运动方程组确定瞬时旋转平面内的视线转率，具体公式为：
[0035][0036]其中，N为导引系数，为拦截弹与目标的相对距离矢量r的一阶导数，为瞬时旋转平面内的视线转率的导数，为初始时刻视线转率，r0为初始时刻拦截弹与目标的相对距离。
[0037]可选地，所述相对运动方程组，具体公式为：
[0038][0039]其中，a
tr
表示目标加速度在视线方向的投影，a
mr
表示拦截弹加速度在视线方向的投影，a
tθ
表示目标加速度在视线法向的投影，a
mθ
表示拦截弹加速度在视线法向的投影，a
tω
表示目标加速度在视线旋转角速度矢量方向的投影，a
mω
表示拦截弹加速度在视线旋转角速度矢量方向的投影，为视线转率，代表视线在瞬时旋转平面内的角速度大小，取为视线转率，代表视线在瞬时旋转平面内的角速度大小，取为视线挠度，代表视线瞬时旋转平面的转动角速度大小，为视线挠度，代表视线瞬时旋转平面的转动角速度大小，为视线转率的导数，r为拦截弹与目标的相对距离矢量，和分别为r的一阶导数和二阶导数。
[0040]本专利技术还提供一种组合制导目标拦截系统，所述系统包括：
[0041]TPN制导指令加速度确定模块，用于确定真比例导引律TPN制导指令加速度；
[0042]PPN制导指令加速度确定模块，用于在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度；
[0043]组合制导指令加速度确定模块，用于根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度；
[0044]目标拦截模块，用于根据组合制导指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1：确定真比例导引律TPN制导指令加速度；步骤S2：在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度；步骤S3：根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度；步骤S4：根据组合制导指令加速度控制拦截弹对目标进行拦截。2.根据权利要求1所述的组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述确定真比例导引律TPN制导指令加速度，具体包括：步骤S11：确定视线旋转坐标系下视线法向e
θ
；步骤S12：确定瞬时旋转平面内的视线转率；步骤S13：确定真比例导引律TPN制导指令加速度公式；步骤S14：将所述瞬时旋转平面内的视线转率和所述视线法向e
θ
确定真比例导引律TPN制导指令加速度。3.根据权利要求2所述的组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述确定瞬时旋转平面内的视线转率，具体包括：步骤S121：确定视线瞬时旋转平面内的比例导引律；步骤S122：将视线瞬时旋转平面内的比例导引律代入相对运动方程组确定瞬时旋转平面内的视线转率。4.根据权利要求1所述的组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件范围内的纯比例导引律PPN制导指令加速度，具体包括：步骤S21：构建微分几何坐标系；步骤S22：根据转换关系将质点运动的位置、速度、加速度、加加速度矢量可以转化到微分几何体系中，获得转换后的微分几何体系；步骤S23：在转换后的微分几何体系中确定拦截弹的曲率和挠率；步骤S24：在视线瞬时旋转平面内，确定捕获条件；步骤S25：在所述捕获条件范围内，根据所述拦截弹的曲率确定纯比例导引律PPN制导指令加速度。5.根据权利要求1所述的组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述根据所述TPN制导指令加速度和所述PPN制导指令加速度确定组合制导指令加速度，具体公式为：其中，a
m
为组合制导指令加速度，a
′
m
为TPN制导指令加速度，a
″
m
为PPN制导指令加速度，N为导引系数，为弹目相对位置r的导数，为视线转率，e
θ
为视线法向，V
m
为拦截弹线速度，κ
m
为拦截弹的曲率，k1∈(1,3),k2∈(0,0.5)，n
m
为拦截弹速度的法向矢量。6.根据权利要求4所述的组合制导目标拦截方法，其特征在于，所述在转换后的微分几何体系中确定拦截弹的曲率和挠率，具体公式为：
其中，κ
m
、τ
m
分别为拦截弹的曲率和挠率，a<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董希旺，赵冰倩，于江龙，韩亮，任章，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：