本发明专利技术公开了一种带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，多个飞行器在不同位置同时向目标飞行，在飞行过程中，飞行器依靠视觉导引头捕获目标的位置，使得多个飞行器能够同时与目标相遇，通过建立虚拟相对运动坐标系，在虚拟相对坐标系中将目标设定为静止状态，以虚拟相对运动坐标系下飞行器的状态作为飞行器制导律的输入条件，进而获得制导律，使得多个飞行器到达目标相遇时，不大于目标的加速度。本发明专利技术提供的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，实现了飞行过程中对导引头虚拟视场角的约束，并避免了末端加速度的饱和，为拦截机动目标提供了条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，属于飞行器控制。
技术介绍
1、飞行器协同攻击或拦截，是指多个飞行器同时到达目标位置，对目标进行近距离接触。
2、在协同攻击或拦截过程中，飞行器的制导轨迹可能发生弯曲，使得飞行器在调整飞行轨迹的机动过程中出现目标超出导引头视场角范围的情况，因此单一的协同制导律很难满足导引头视场角限制的要求，可能出现飞行器追踪目标过程中，目标脱离飞行器视野，导致飞行器追踪失败的问题。
3、此外，现有的飞行器制导律，未考虑飞行器在追踪到目标位置时的加速度问题，导致飞行器与目标之间的加速度差距较大，若在飞行器与目标接触过程中，目标突然大幅度改变加速度，由于飞行器与目标加速度方向、大小差距较大，容易导致飞行器无法及时跟踪目标的加速度变化，导致目标脱离飞行器的拦截。
4、由于上述原因，有必要提出了一种能够解决上述问题之一的机动目标协同制导方法。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了深入研究，设计出一种带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，多个飞行器在不同位置同时向目标飞行，在飞行过程中，飞行器依靠视觉导引头捕获目标的位置，使得多个飞行器能够同时与目标相遇。
2、进一步地，多个飞行器到达目标相遇时，不大于目标的加速度。
3、进一步地，建立虚拟相对运动坐标系，在虚拟相对坐标系中将目标设定为静止状态，以虚拟相对运动坐标系下飞行器的状态作为飞行器制导律的输入条件。
>4、进一步地，将虚拟相对运动坐标系下，飞行器的视场角作为飞行器制导律的约束条件之一，使得飞行器飞行过程中不会丢失目标视野。5、根据本专利技术，所述虚拟相对运动坐标系表示为：
6、
7、其中，vr表示虚拟相对运动坐标系下飞行器的速度θr表示虚拟相对运动坐标系下飞行器的航迹角，ar表示虚拟相对运动坐标系下飞行器垂直于速度矢量方向的加速度，
8、vm表示大地坐标系下飞行器的速度，vt表示大地坐标系下目标的速度，k＝vt/vm，θm表示大地坐标系下飞行器的航迹角，θt表示大地坐标系下目标的航迹角，am表示大地坐标系下飞行器垂直于速度矢量方向的加速度，at表示大地坐标系下目标垂直于速度矢量方向的加速度。
9、根据本专利技术，虚拟相对运动坐标系下，飞行器的运动学方程表示为：
10、
11、其中，xr表示大地坐标系下飞行器与目标之间距离在x轴上的投影，yr表示大地坐标系下飞行器与目标之间距离在y轴上的投影；
12、对飞行器进行初始、终端约束：
13、
14、其中，t0表示初始时刻，(xm0,ym0)表示大地坐标系下飞行器在初始时刻的位置，(xt0,yt0)表示大地坐标系下目标在初始时刻的位置，(xr0,yr0)表示在初始时刻大地坐标系下飞行器与目标之间距离，td表示理想攻击时间，tf表示制导末端时刻。
15、根据本专利技术一个优选的实施方式，在飞行器制导律中，将制导指令u设置为多项式函数形式，表示为：
16、u(xr)＝cnxrn+cm
17、其中，cn为零脱靶控制量，当cm＝0时表示飞行器不需要飞行时间约束，cm为飞行器实现理想攻击时间的控制量，n表示导引系数。
18、根据本专利技术，所述制导律acpn表示为：
19、
20、其中，φ表示飞行器的视场角限定值，ηr＝θr-q表示虚拟相对运动坐标系下飞行器的视角，ε表示剩余飞行距离误差。
21、在一个优选的实施方式中，剩余飞行距离误差通过下式获得：
22、
23、rgo*表示理想的剩余飞行距离，表示cm＝0时剩余飞行距离估计。
24、在一个优选的实施方式中，cm＝0时剩余飞行距离估计通过以下方式获得：
25、
26、其中，
27、
28、本专利技术所具有的有益效果包括：
29、(1)通过建立虚拟相对运动坐标系，将常速飞行器拦截机动目标的问题转换为变速飞行器追踪静止目标的问题，减少了控制量的数量，使得获得的制导指令形式更加简单，降低了制导计算量以及对制导芯片的算力要求，提高了制导率运算速度；
30、(2)对制导律附加了视场角限定值，实现了飞行过程中对导引头虚拟视场角的约束，增加了适用性；
31、(3)多个飞行器到达目标相遇时，不大于目标的加速度，避免了末端加速度的饱和，为拦截机动目标提供了条件。
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【技术保护点】
1.一种带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的带有虚拟视场角约束的机动目标协同制导方法，其特征在于，
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，宾域如，林德福，王伟，王江，苗瀚，刘灿，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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