一种确定激光驾束制导信息场初始定焦参数的方法技术

本发明专利技术涉及一种确定激光驾束制导信息场初始定焦参数的方法，包括以下步骤：（１）确定整个导弹制导控制系统框图；（２）确定控制系统框图每个方框的数学模型；（３）将超前校正网络的数学模型串入控制系统框图；（４）根据系统对导入段弹道的收敛速度要求，设计超前校正网络；（５）设计激光环节传递系数，使其阶跃响应曲线与超前校正网络的阶跃响应曲线最接近。步骤（５）中得到的激光环节传递系数的设计结果即为通过本发明专利技术确定的导弹激光信息场初始定焦参数。使用本发明专利技术所提出的方法，可快速准确的设计激光驾束制导信息场初始定焦参数，并且满足系统对导入段弹道的收敛速度要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光驾束制导信息场初始定焦参数的设计方法，属于激光驾束制导领域，尤其适用于激光驾束制导炮射导弹初始定焦规律的设计。
技术介绍
激光驾束制导体制是现代精确制导技术的重要组成部分。由于具有制导精度高、抗主动干扰能力强、弹上装置结构简单、成本低等诸多优点，激光驾束制导体制已被国内外多种反坦克导弹及防空导弹所采用，如欧洲的“中程催格特”反坦克导弹、俄罗斯的9M119炮射导弹、瑞典的RBS70防空导弹等。采用激光驾束制导体制时，在导弹发射前或发射瞬间，制导仪首先在空间形成一圆锥形激光信息场，该信息场一般与猫准线同轴并指向目标。开始时制导光斑定焦在某一距离上，并保持一定时间。导弹发射后，经过一段无控飞行弹道后进入锥形激光信息场，弹尾的激光接收机接收编码的激光信号，并输出与接收到的编码对应的电压信号，形成控制指令，使导弹向信息场中心线运动，消除初始导入误差。当导入过程基本结束，导弹飞至定焦制导光斑时，制导仪开始按预先设计好的变焦规律进行变焦，制导光斑不断前移，保证导弹在飞行过程中所处的激光信息场截面直径基本不变，此时导弹稳定在信息场中心线附近飞行，直至命中目标。对激光信息场进行编码调制是保证导弹准确判断自身在信息场中的位置并修正弹道偏差的关键环节，是激光驾束制导的关键技术之一。实现激光调制的方法有很多种，目前在工程上得到较好应用的是调制盘空间频率编码方案，该方案抗干扰性能好、解码方式简单，易实现。在调制系统进行调制时，刻有内、外两组光栅的调制盘在电动机带动下以某一恒定转速旋转。当载有f/、f5和f2三个频率的外光栅自上至下依次通过激光波束时，使波束包含有f/、f5和f2三个频率的激光脉冲信号，并形成偏航方向的编码信息；当载有f3、f5和f4三个频率的内光栅自左向右切割激光波束时，使波束包含有f3、f5和f4三个频率的激光脉冲信号，并形成俯仰方向编码信息。信息场编码展开示意图如图1所示。当处于激光信息场中的导弹尾部激光接收机接收到激光脉冲信号后，经弹上电路处理，检出各频率所占时间，就可确定导弹在激光场中的位置。在激光驾束制导波束中，由制导仪出光口出发的任何一条射线上激光脉冲编码都是相同的，这意味着当导弹位于该射线上时，不管其距激光信息场中心线的实际线偏差有多大，弹上激光接收机的输出电压信号都是一样的。在激光驾束制导系统设计中，制导仪的变焦特性主要取决于导弹飞行距离随时间的变化规律，设计方法和原则比较成熟；相对而言，关于激光制导信息场初始定焦参数的确定问题，目前尚未提出成熟的设计方法和原则。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，在分析初始圆锥形信息场对导弹制导控制系统作用效果的基础上，提供一种激光驾束制导信息场初始定焦参数的确定方法。由激光驾束制导原理可知，当导弹在初始段锥形激光信息场中飞行时，导弹距波束中心线的实际线偏差与弹上激光接收机输出的电压信号之间的传递系数(以下简称激光环节传递系数)是逐渐减小的。在导弹飞行速度一定的情况下，传递系数的变化规律取决于激光驾束制导信息场的初始定焦参数，即取决于制导光斑的初始定焦位置及定焦时间。鉴于此，本专利技术考虑首先根据导弹系统制导和控制的需要确定激光环节传递系数变化规律，然后据此设计激光信息场初始定焦特性。激光环节传递系数Klasw的变化规律可描述为 -乌-Kx t<t,Klascr = < D0 + -(A -D0)( I) t > t'其中，D1为制导光斑直径，D0为导弹进入激光信息场时所处光斑(以下简称导弹入射光斑)的直径，t为时间，其零点取为导弹进入激光信息场时刻，h为制导仪开始变焦时间，零点也取为导弹进入激光信息场时刻，K1为时刻激光环节的传递系数。参照公式(I)，激光环节传递系数的变化对导弹制导控制系统的性能的影响可描述为:当导弹刚进入信息场时，激光环节传递系数最大，其将对实际线偏差产生一个“放大作用”，进而“放大”控制指令，控制导弹加速向信息场中心运动。在导弹向激光信息场中心运动过程中，随着导弹飞行距离(飞行时间)的增大，激光环节传递系数逐渐减小，其对控制指令的“放大”作用也逐渐减小，这将有助于减小由于导弹向信息场中心快速运动而产生的超调量。由上述分析可见，初始段锥形信息场对驾束制导导弹的导入段弹道特性具有直接的影响。导弹在锥形激光·信息场内运动时，激光环节传递系数是时变的，系统的时变特性无疑增大了信息场初始定焦参数设计的难度。通过对锥形信息场影响导弹导入段弹道的过程进行分析，本专利技术提出:激光驾束制导初始锥形激光信息场对导弹系统制导控制过程的作用可以近似为一个超前校正网络，并可通过校正网络的设计确定制导光斑的初始定焦位置及定焦时间。本专利技术提供了，包括以下步骤:(I)确定整个导弹制导控制系统框图；(2)确定控制系统框图每个方框的数学模型，亦即确定每个方框的数学表达式及其参数具体数值；(3)超前校正网络的数学模型如式(2)所示，选择不同的α和T代入该数学模型，然后将该数学模型串联进步骤(2)所确定的控制系统框图的前向通路中； v (、 ^S +1Ka(S) 二■Ts + 1(2)(4)对步骤(3)获得的控制系统框图输入阶跃信号，看其是否满足系统对导入段弹道的收敛速度要求，如果满足，则将该组数学模型作为设计结果，否则返回步骤(3)重新选择α和T ;(5)将激光环节传递系数KlasCT的变化规律描述为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定激光驾束制导信息场初始定焦参数的方法，包括以下步骤：（１）确定整个导弹制导控制系统框图；　　（２）确定控制系统框图每个方框的数学模型，亦即确定每个方框的数学表达式及其参数具体数值；　　（３）超前校正网络的数学模型如式（２）所示，选择不同的α和Ｔ代入该数学模型，然后将该数学模型串联进步骤（２）所确定的控制系统框图的前向通路中；　　Ｋ↓［ａ］（ｓ）＝（αＴｓ＋１）／Ｔｓ＋１（２）（４）对步骤（３）获得的控制系统框图输入阶跃信号，看其是否满足系统对导入段弹道的收敛速度要求，如果满足，则将该组数学模型作为设计结果，否则返回步骤（３）重新选择α和Ｔ；　　（５）将激光环节传递系数Ｋ↓［ｌａｓｅｒ］的变化规律描述为＊＊＊（１）其中，Ｄ↓［１］为制导光斑直径，Ｄ↓［０］为导弹进入激光信息场时所处光斑（以下简称导弹入射光斑）的直径，ｔ为时间，其零点取为导弹进入激光信息场时刻，ｔ↓［１］为制导仪开始变焦时间，零点也取为导弹进入激光信息场时刻，Ｋ１为ｔ１时刻激光环节传递系数；　　对于式（１），选择不同的Ｄ↓［０］和ｔ↓［１］，然后将式（１）的阶跃响应曲线与步骤（４）获得的式（２）的阶跃响应曲线相对比，选择最接近的那组Ｄ↓［０］和ｔ↓［１］作为式（１），亦即激光环节传递系数的设计结果，其中式（１）中Ｄ↓［１］已由系统给定；　　步骤（５）中得到的Ｄ↓［０］和ｔ↓［１］的值，即为通过本专利技术确定的激光驾束制导信息场初始定焦参数。...

【技术特征摘要】
1.一种确定激光驾束制导信息场初始定焦参数的方法，包括以下步骤: (1)确定整个导弹制导控制系统框图； (2)确定控制系统框图每个方框的数学模型，亦即确定每个方框的数学表达式及其参数具体数值； (3)超前校正网络的数学模型如式(2)所示，选择不同的α和T代入该数学模型，然后将该数学模型串联进步骤(2)所确定的控制系统框图的前向通路中；其中α为分度系数，T为时间常数； αΤ%+/&...

【专利技术属性】
技术研发人员：于剑桥，梅跃松，孟宏志，罗冠辰，王亚飞，许诺，邓启波，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11