[发明专利]一种具有攻击时间和导引头视场约束的制导律的解析方法

说明书

本发明公开了一种具有攻击时间和导引头视场约束的制导律的解析方法，包括以下步骤：建立导弹在二维水平面拦截静止目标的制导方程；设计与导弹前置角相关的中间变量，将制导方程转化为基于该中间变量的微分方程，得到制导律表达式；设计基于该中间变量的二次函数，作为期望的相对距离曲线；通过该期望曲线一阶导数大于零的条件，实现导引头视场角约束；基于边界条件和攻击时间约束求解期望曲线的未知参数，得到解析形式的制导律和攻击时间可达域。本发明采用基于相对距离重塑的解析方法，不需要对模型进行线性化，也不依赖于剩余时间的估计，适用于具有攻击时间约束和捷联导引头视场受限的制导任务，具有设计简单、可靠性高、适用性强等特点。

技术领域

本发明属于导弹制导系统设计领域，具体来说，涉及一种具有攻击时间和导引头视场约束的制导律的解析方法。

背景技术

一般情况下，制导系统的主要任务是将导弹导引至期望目标点，即以零脱靶量为飞行约束。这一类任务指标单一，设计较为简单，方法也已经成熟。然而，仅仅考虑将零脱靶量作为制导约束具有一定的保守性。例如，针对具有区域性电子对抗、探测干扰、防御性强的目标，单纯考虑零脱靶量约束的制导方法可能会使导弹被敌方拦截，从而导致任务失败或者不能达到最佳打击效果。目前针对这一问题，一种有效的解决方法是采用具有攻击时间约束的制导方法。这种约束也称为飞行时间约束，其最大优势是可以实现导弹在预定时刻到达期望命中点。特别地，基于时间约束的制导方法可以使多个导弹同时攻击目标，实现饱和攻击，从而提高打击成功率。

同时，针对大多数战术导弹而言，在末段导引飞行过程中，需要导引头实时锁定目标，这就对导引头视场角提出约束限制，以防止出现丢失目标的现象。显然，满足飞行时间约束、导引头视场约束的制导方法，同时具有多项性能指标优势与重要工程意义，也是目前国内外针对制导方法设计问题最新的研究热点。已有的大部分攻击时间约束制导方法，需要依赖于剩余时间估计信息，或者需要将导弹和目标的数学模型进行线性化，亦或者需要设计多个制导参数，这都给所设计的制导方法造成了一定的保守性，也降低了制导系统的适用性。

显然，设计一种具有攻击时间和导引头视场约束的解析制导律，在克服已有保守性的同时，提高制导系统的适用性、可靠性、简化设计方法等方面，显得十分必要。

发明内容

为了克服现有方法的不足和缺点，本发明基于一种相对距离重塑的解析方法，通过中间变量与边界约束条件对未知参数进行求解，得到具有解析形式的攻击时间和导引头视场约束的制导律。与已有方法不同，本专利申请采用的解析方法，在克服已有保守性、提高制导系统的适用性、可靠性的同时，不仅可以实现攻击时间和导引头视场角约束，而且不需要对模型进行线性化、不依赖于剩余时间估计信息、不需要制导参数的设计与调节。

根据本发明的一方面，提供了一种具有攻击时间和导引头视场约束的制导律的解析方法，包括以下步骤：

S1：考虑导弹和静止目标所在的二维水平面为攻击平面，建立导弹拦截静止目标的制导方程；

S2：设计与导弹前置角相关的中间变量，将制导方程转化为基于该中间变量的微分方程，得到制导律表达式，同时，基于该中间变量设计二次函数，作为期望的相对距离变化曲线；

S3：通过该期望曲线一阶导数大于零的条件，实现导引头视场角约束；

S4：基于边界条件和攻击时间约束求解期望曲线的未知参数，得到具有解析形式的制导律(简称解析制导律)，并结合期望曲线一阶导数大于零的条件得到攻击时间可达域。

进一步地，步骤S1中，所述导弹拦截目标的制导方程为：

其中，V_M为所述导弹的飞行速度，A_M为所述导弹的侧向加速度，也是需要设计的制导律，r为导弹和目标相对距离，γ为所述导弹的弹道倾角，φ_M为所述导弹的前置角。