[发明专利]一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法，包括步骤：建立导弹与静止目标在水平面内的制导模型，得到视线角二阶动态方程；基于时间的四次函数设计参考视线角信号，并通过边界条件、攻击时间和角度约束求解参考视线角信号中的未知参数；建立导弹前置角动力学方程，以得到在导引头视场约束下期望跟踪的参考视线角信号；基于误差模型得到多约束末制导律。本发明采用基于跟踪参考视线角信号的方法，无模型线性化假设，不需要对剩余飞行时间进行估计，适用于具有攻击时间、攻击角度、导引头视场受限的末制导任务，具有较好的适用性、较高的可靠性。

技术领域

本发明属于导弹制导系统设计领域，具体来说，涉及一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法。

背景技术

随着军事装备技术的迅速发展，采用传统制导方法打击目标的技术手段显得较为保守。例如，地面坦克装备的新型防护层，大幅度提高了其自身的防御能力，从而给导弹摧毁坦克的任务带来一定困难。针对这一挑战，有效的技术手段是实现对坦克的垂直打击，因为坦克驾驶舱属于较薄弱的防护层。然而，传统的制导律仅仅考虑零脱靶量，无法实现垂直攻击约束，这就需要研究具有攻击角度约束的末制导律。另外，随着电子对抗、近炮密集阵的装备，海面战舰的防御能力得到大幅度提升，这使得采用传统零脱靶量制导律的导弹难以实现对此类战舰进行有效打击。为了应对电子对抗等区域性防御，一种有效策略便是采用攻击角度约束的制导律，以一定的角度攻击目标，从而实现规避危险区域、提高自身生存能力的目的。同时，具有攻击时间约束的制导方法也是一种高效手段，因为其可以实现导弹在预定的时间打击目标，从而使多枚导弹同时攻击目标成为可能，形成饱和攻击，提高对海面大型战舰的协同打击能力。

综上可知，同时具有攻击时间和攻击角度约束的制导律具有多重优势和重要工程意义。除此之外，需要注意的是导弹在攻击目标过程中，导引头必须实时锁定目标，即，导引头视场角不能超过最大视场约束，否则会出现丢失目标的现象，从而导致任务失败。因此，研究具有导引头视场约束的制导律也具有重要的工程意义。显然，研究同时具有攻击时间约束、攻击角度约束、导引头视场约束的末制导律，是十分必要的。然而，关于该技术的相关研究相对较少。同时，需要提及的是，已有的大部分具有攻击时间约束的末制导方法，需要依赖于剩余飞行时间估计信息，或者需要将导弹和目标的数学模型进行线性化，这都给所设计的制导方法造成了一定的保守性，也降低了适用性和可靠性。

发明内容

为了克服现有末制导技术的不足和缺点，本发明考虑到攻击时间约束、攻击角度约束、以及导引头视场约束的重要意义，设计具有攻击时间约束、攻击角度约束、导引头视场约束的末制导律。为了同时实现攻击时间约束、攻击角度约束，本发明提供一种基于跟踪参考视线角信号的方法，通过边界约束条件求解未知参数，基于导弹前置角动力学方程给出导引头视场约束的实现方法，最终基于视线角跟踪误差模型，设计得到多约束末制导律的具体形式。与已有方法不同，本方法在克服已有保守性的同时，不仅可以实现攻击时间、攻击角度、导引头视场角等多个约束，而且不需要模型线性化假设、不依赖于剩余飞行时间的估计，适用于具有攻击时间、攻击角度、导引头视场受限的末制导任务，具有较好的适用性、较高的可靠性。

根据本发明的一方面，提供了一种基于参考视线角信号的多约束末制导律的设计方法，包括以下步骤：

S1：建立导弹与静止目标在水平面内的制导模型，得到视线角二阶动态方程；

S2：针对该视线角二阶动态方程，基于时间的四次函数设计参考视线角信号，并通过边界条件、攻击时间和角度约束求解参考视线角信号中的未知参数；

S3：建立导弹前置角动力学方程，以得到在导引头视场约束下期望跟踪的参考视线角信号；

S4：结合视线角二阶动态方程和期望跟踪的参考视线角信号，得到视线角跟踪误差模型，并基于该误差模型设计得到多约束末制导律。

进一步地，步骤S1中，所述导弹与静止目标在水平面内的制导模型为：