【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及飞行器制导，具体涉及一种在初始大失调角情况下的三维交汇矢量约束制导方法。
技术介绍
1、飞行器运动的非线性的动力学系统难以求得解析解。现有方法是在小角误差下对模型进行线性化，并忽略横纵通道耦合效应，将制导问题分解为两个平面拦截问题进行求解。然而，对于大失调角下的三维拦截问题，小角度假设难以满足，线性制导律的性能会急剧恶化。
2、基于此，本专利技术人深入研究了机动目标拦截问题。通过引入三维空间参考系，利用最优控制理论，在无任何线性化假设的前提下设计了初始大失调角下的最优三维交汇矢量约束制导方法。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，该方法中，引入与目标质心固连的三维相对参考系，利用四元数乘法在参考坐标系中重新表述交汇矢量约束，从而获得终端约束和有限时间约束的横向加速度指令，并基于该指令控制飞行器命中目标；由于该制导方法具备精确的非线性性质，因此可容忍的初始失调角可明显高于现有的线性化制导方法；该方法可在大失调角下精准控制飞行器的末端交汇矢量，避免因常用的线性化制导方法因指令发散而导致任务失败，从而完成本专利技术。
2、具体来说，本专利技术的目的在于提供一种初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，该方法中：
3、初始大失调角的飞行器实时根据获得的自身信息和目标信息，生成横向加速度指令，通过该横向加速度指令实时控制舵机打舵，通过打舵生成气动力，改变飞行器的运
4、其中，所述横向加速度指令通过下式(一)获得：
5、
6、其中，am表示横向加速度指令；
7、ev表示飞行器和目标相对速度的单位矢量；
8、em表示飞行器速度矢量方向；
9、an表示垂直于ev的法向加速度；
10、at表示目标的加速度矢量。
11、其中，垂直于ev的法向加速度an通过下式(二)获得：
12、
13、
14、其中，n和m各自独立地表示制导增益系数；
15、ωl表示视线角速率矢量；
16、r表示飞行器与目标之间的相对距离；
17、表示r的导数；
18、vr表示飞行器和目标之间相对速度的大小；
19、ζ表示制导平面相对于期望交汇矢量所在平面的夹角；
20、δ表示速度失调角；
21、ε表示预测矢量交汇方向与期望交汇方向的夹角；
22、ey表示ev的单位向量在制导平面内的法向量；
23、ez表示ey和ev所确定的制导平面的单位法向量。
24、其中，所述视线角速率矢量ωl通过下式(三)获得：
25、
26、其中，el表示飞行器和目标视线矢量方向。
27、其中，ζ通过下式(四)获得：
28、ζ＝arcsin[(ez·ed)/sinε] (四)
29、其中，ed表示期望的交汇矢量方向。
30、其中，速度失调角δ通过下式(五)获得：
31、δ＝arccos(ev·el) (五)
32、其中，ε通过下式(六)获得：
33、
34、其中，ed表示期望的交汇矢量方向；
35、表示预测的末端三维交汇矢量方向。
36、其中，ed通过下式(七)获得：
37、
38、其中，q表示四元数，
39、n表示单位旋转轴；
40、σ表示旋转角度；
41、κ表示飞行器和目标之间的速度比；
42、q*表示四元数q的共轭；
43、eimp表示惯性坐标系中的矢量；
44、et表示目标的速度矢量方向。
45、其中，通过下式(八)获得：
46、
47、其中，qv表示四元数，
48、表示四元数qv的共轭；
49、γv表示ev的旋转角度；
50、ez表示ey和ev所确定的制导平面的单位法向量。
51、本专利技术所具有的有益效果包括：
52、(1)根据本专利技术提供的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，该方法中引入三维相对参考坐标系，使得原制导问题可不通过小角度线性化即可求解，从而使得在初始大失调角的情况下依然精确命中目标；
53、(2)根据本专利技术提供的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，通过该方法控制飞行器的能量消耗更小，具有更大的拦截潜力，最终的拦截率更高。
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1.一种初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，该方法中：
2.根据权利要求1所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
7.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，该方法中：
2.根据权利要求1所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三维交汇矢量约束制导方法，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的初始大失调角下的三...
【专利技术属性】
技术研发人员：李虹言，王江，陶宏，何绍溟，李志超，林德福，侯淼，王鹏，王磊，徐超，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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