[发明专利]临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测方法

说明书

临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测方法，它属于飞行器弹道预测技术领域。本发明解决了在临近空间高超声速飞行器AHW有机动时，采用现有方法对飞行器弹道的预测结果误差大的问题。本发明针对临近空间高超声速飞行器AHW，考虑目标受气动力等复杂情况的影响，在飞行器质量、参考面积，气动力参数等敌方飞行器参数未知的情况下，基于当前时刻对于位置和速度的预测，通过求解微分方程，对下一时刻的位置及速度进行预测，直至完成弹道预测。相比于传统方法，本发明方法提高了弹道预测精度，减小了弹道预测误差。采用本发明方法可以使终端位置预报误差小于10km。本发明可以应用于飞行器弹道预测技术领域。

技术领域

本发明属于飞行器弹道预测技术领域，具体涉及一种临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测方法。

背景技术

临近空间高超声速飞行器AHW(Advanced Hypersonic Weapon，AHW)计划的目标是要发展一种能飞行35min、打击6000km处目标的导弹，且落点打击精度在10m以内。AHW助推器为三级，助推到预定高度后，高超声速滑翔体(HGB)与助推器分离，继续攻击预定目标，末段攻击速度可能达马赫数4。采用了更为常见的锥+裙+十字翼的布局，在临近空间远程滑翔和机动飞行能力较强。

目前针对临近空间飞行器AHW的弹道预测是使用Singer模型通过卡尔曼滤波进行飞行器状态估计，得到飞行器位置、速度以及加速度的信息，且假设临近空间高超声速飞行器AHW保持姿态角恒定进行后续的弹道预测。但是该种现有方法在临近空间高超声速飞行器AHW有机动时，对飞行器弹道预测结果的误差较大，且误差将以指数形式迅速发散。因此，国内外目前尚没有针对临近空间AHW飞行器有效的弹道预测的方法。

发明内容

本发明的目的是为解决在临近空间高超声速飞行器AHW有机动时，采用现有方法对飞行器弹道的预测结果误差大的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立临近空间高超声速飞行器AHW的状态方程；

步骤二、设计用于临近空间高超声速飞行器AHW状态跟踪的卡尔曼滤波器，利用设计的卡尔曼滤波器实时跟踪高超声速飞行器AHW的状态信息；

步骤三、根据步骤二设计的卡尔曼滤波器获得跟踪结束kT时刻的高超声速飞行器AHW的状态信息，并根据跟踪结束kT时刻的状态信息获得跟踪结束kT时刻的高超声速飞行器AHW的状态估计值；

其中，k为大于0的整数，T为计算周期，一般可取T＝0.01s；将跟踪结束kT时刻的高超声速飞行器AHW的状态估计值作为弹道预测的初值；

步骤四、利用弹道预测的初值求解(k+1)T时刻高超声速飞行器AHW的位置和速度的预测值，并继续利用(k+1)T时刻的位置和速度的预测值来求解(k+2)T时刻高超声速飞行器AHW的位置和速度的预测值；

步骤五、不断重复步骤四的过程，直至获得每个时刻高超声速飞行器AHW的位置和速度的预测值，完成临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种临近空间高超声速飞行器AHW的弹道预测方法，本发明针对临近空间高超声速飞行器AHW，考虑目标受气动力等复杂情况的影响，在飞行器质量、参考面积，气动力参数等敌方飞行器参数未知的情况下，基于当前时刻对于位置和速度的预测，通过求解微分方程，对下一时刻的位置及速度进行预测，直至完成弹道预测。相比于传统方法，本发明方法提高了弹道预测精度，减小了弹道预测误差。

采用本发明方法可以使终端位置预报误差小于10km。

附图说明

图1为仿真实验中高超声速飞行器AHW在观测惯性坐标系中纵向平面飞行弹道图；