[发明专利]一种转捩研究用高精度三维空间制导方法

说明书

一种转捩研究用高精度三维空间制导方法，包括步骤：计算目标坐标系下的弹目视线转率；计算目标坐标系下的需求速度转率；目计算标坐标系下的需求过载；根据弹体外形结构的对称类型，确定控制指令并发送给下一级自控系统。本发明解决了传统比例导引在过顶攻击时存在的奇异问题，适用于各种精确打击飞行任务。

技术领域

本发明涉及一种转捩研究用高精度三维空间制导方法，属于飞行器制导技术领域。

背景技术

转捩研究用再入飞行器涉及多种攻击模式，如俯冲、水平转弯、过顶、迂回等攻击方式，这就要求末端精确打击的制导策略能否适应上述各种飞行模式。而传统的精确打击采用二维比例导引策略，该导引策略需要建立垂直于速度的半速度坐标系，而因速度为动坐标系，必然存在某些速度方向导致半速度坐标系无法定义的问题，如在过顶攻击时因速度矢量与地心矢径平行造成当地地心半速度坐标系无法定义，在水平转弯机动时因速度矢量与发射系或发射惯性系的OXY平面垂直造成相对发射系或发射惯性系定义的半速度坐标系无法定义；另外，二维比例导引涉及到坐标系的转换次序，同样必然存在一些情况导致角度奇异，例如在过顶攻击时二维比例导引存在角度奇异问题。这些问题都降低了二维比例导引技术的通用性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种转捩研究用高精度三维空间制导方法，传统比例导引在过顶攻击时存在的奇异问题，适用于各种精确打击飞行任务。

本发明的技术方案是：

一种转捩研究用高精度三维空间制导方法，包括步骤如下：

1)根据弹体当前的实时速度弹体当前位置相对于打击目标位置的矢量确定目标坐标系下的弹目视线转率矢量

2)根据弹着时刻速度倾角约束γ_DF与弹着时刻速度偏角约束γ_TF、弹体当前的实时速度弹体当前位置相对于打击目标位置的矢量确定目标坐标系下的需求速度转率矢量

3)根据弹体克服重力的过载需求弹体当前的实时速度以及步骤 2)所述需求速度转率矢量确定目标坐标系下的弹体的需求过载

4)判断弹体外形结构的对称类型，若为轴对称结构则进入步骤5)，若为面对称结构且非轴对称结构则进入步骤7)；

5)根据弹体坐标系到目标坐标系的转换矩阵和步骤3)所述目标坐标系下的弹体的需求过载获得弹体坐标系下弹体的需求过载并进入步骤6)；

6)根据步骤5)所述弹体坐标系下弹体的需求过载确定弹体攻角指令α、侧滑角指令β；

7)根据弹体当前的实时速度和步骤3)所述目标坐标系下的弹体的需求过载确定攻角指令α_cx并进入步骤8)；

8)根据目标坐标系到速度坐标系的方向余弦矩和发射坐标系到目标坐标系的方向余弦矩矩阵确定发射坐标系到速度坐标系的方向余弦矩阵根据确定倾侧角指令υ_cx。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明针对轴对称/面对称飞行器质点运动控制机理，建立了可以适应任意飞行模式的三维空间导引制导模型，完整的过载控制需求与制导指令计算模型。

2)本发明提出的三维空间导引制导方法解决了传统二维比例导引存在的坐标系定义奇异问题，可实现厘米级打击精度。

3)本发明在速度坐标系建立了比例导引需求过载模型，解决了传统采用半速度坐标系存在过顶攻击的奇异问题。

附图说明

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种转捩研究用高精度三维空间制导方法，包括步骤如下：