[发明专利]带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法

说明书

一种带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法，它包括以下三个步骤：一、三体微分对策模型建模；包括交战三方的动力学模型、交战三方线性化交战模型、三体微分对策模型；二、对原三体微分对策模型进行降维处理得到新三体微分对策模型；三、基于最优控制理论求解新三体微分对策模型，得到导弹的最优控制律；通过上述步骤即得到带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法；本发明具有十分简洁的表达式，且其各项的物理意义清晰明确；其突防脱靶量大，落点精度高，同时能够满足落角约束。

技术领域

本发明提供了带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法，它涉及微分对策反拦截机动突防、落点精度控制和落角约束控制，属于航天技术、武器技术领域

背景技术

随着现代制导律以及反导系统的发展，导弹的生存环境恶化，机动突防是提高导弹生存概率的重要手段，因此很有必要进行深入研究。

现今，研究较多的导弹的机动突防方式主要有两类：程序式机动和最优机动(最优机动是假设拦截弹采用比例导引律(后面直接用PN表示比例导引律)条件下，以脱靶量最大为目的，基于最优控制理论得到的最优机动方式，后续涉及“最优机动”时，与此处相同，不再说明)。程序式机动工程实现性强且对落点精度的影响小，但是突防概率低；最优机动突防概率高，但是容易引起大的落点偏差。

微分对策理论研究的是双边或者多边同时达到性能指标最优的问题，本发明基于微分对策理论，研究导弹反拦截机动突防，同时对导弹的落点精度、落角约束进行控制，使得本发明在保持高突防概率的条件下，能够以特定的终端角度，精确地打击目标。

发明内容

本发明的目的是提供带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法，通俗地讲，是找到一种最优的控制律，使得导弹能够以最大的脱靶量突防防御弹，实现反拦截机动突防，同时能够以最小的落点偏差命中目标，并且严格满足终端落角约束，实现以特定的终端角度精确地打击目标。因而，既需要关注导弹和防御弹之间的交战、又需要关注导弹和目标之间的交战。本发明将导弹攻防对抗研究的主体由传统的两个参与方(即目标、导弹)扩展到三个参与方(即目标弹、导弹、防御弹)。首先根据交战三方的相对运动学关系建立了三体微分对策模型。该模型的指标函数包含了导弹突防防御弹的脱靶量、导弹打击目标的落点精度、导弹打击目标的终端碰撞角误差。如此，就可以将本发明所关心的突防脱靶量、落点精度以及落角约束放到一个模型中进行研究。其次，为了简化微分对策问题求解难度，引入新的状态量，对原三体微分对策模型进行降维处理，得到新的三体微分对策模型，大大简化了后续求解难度。最后，基于最优控制理论对新的三体微分对策模型进行求解，即可得到本发明的解析表达式。

本发明带落角约束的微分对策反拦截机动突防/精确打击导引方法，它包括以下三个步骤：

步骤一：三体微分对策模型建模；包括交战三方的动力学模型、交战三方线性化交战模型、三体微分对策模型；

1.交战三方动力学模型

研究的是导弹的末制导律，在末段，相对速度较大，交战时间很短，假设交战三方的加速度方向垂直于各自的速度方向，即加速度只改变速度的方向而不改变速度的大小，这一假设比较符合实际，在末制导律的设计中很常用。

动力学模型反映的是加速度和速度的关系，根据上述加速度方向垂直于速度方向假设，可以写出交战三方的动力学模型，具体为：