[发明专利]一种带时间控制的前置导引与姿态控制制导的方法

说明书

本发明提供一种带时间控制的前置导引与姿态控制制导方法，适用多飞行器协同飞行控制与制导领域。该方法主要是由前置角误差与方位角误差生成非线性前置导引信号，再通过引入前置角误差信号的近似微分来生成前置导引实现高精度制导。再此基础上，通过对剩余时间的估计引入非线性时间控制项叠加与前置导引律中，实现精确制导的同时对飞行器与目标的交会时间进行控制。带时间控制的导引律在比例导引与过载控制中较容易实现，而本发明是基于前置导引与姿态控制而进行的，因此本发明具有较高的应用价值。

技术领域

本发明属于飞行器控制与制导领域，尤其涉及一种采用时间控制 的前置导引律匹配以传统的姿态稳定跟踪实现飞行器精确制导方法。

背景技术

飞行器的精确制导算法可以应用于无人飞行器的自动着陆、无人 飞行器的精确导航与路线规划、无人飞行器的精确制导打击、空天飞 行器的交会对接等等。早期对飞行器的导航与制导的研究主要关注 最终的制导精度，随着需求的增加，应用场景的变化，单一的精度要 求满足不了制导的需要。比如某些场合下，需要在确保一定的精度的情况下，同时要求对飞行器的最终姿态进行控制。而某些特定应用背 景下，需要对制导过程中飞行器与目标的交会时间进行控制，以达到 在给定时间到达的目的。

在制导过程中增加对时间的控制，意味着在传统制导体制下增加 了控制约束，从而大大增加了制导控制系统的设计难度。然而，随着 近几十年非线性控制理论的深入发展，使得直接基于非线性控制设计 的制导问题取得了长足的进步，为解决时间控制这一问题提供了理论 支撑。

目前基于比例导引的时间控制得当了广泛的理论研究，主要原因 是比例导引形式简单，从而剩余时间的估算能够得到较好的理论公式 或者近似公式。但比例导引在末段过载量较大，因此直接的比例导引 在工程中应用并不多。而前置导引由于整体导引指令比较平缓，末段 导引指令也不会随着与目标的解决而急剧增加，从而导引精度较高，应用也非常广泛。因此本发明针对采用前置导引情况下，提出了一种 具有时间控制功能的前置导引规律，从而不仅能够保证最终的导引精 度，而且具有时间控制功能，能够应用于多飞行器的协同飞行领域， 比如多无人机的飞行编队、多飞行器的依次逐个攻击、多飞行器的饱和攻击等等。因此本发明具有很高的工程应用价值与经济价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本 发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知 的现有技术的信息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种带时间控制的前置导引与姿 态控制制导方法，进而至少在一定程度上客服由于相关技术的限制 和缺陷而导致的制导过程中飞行器攻击或交会时间无法控制的问题。

本发明提供了一种带时间控制的前置导引与姿态控制制导方法， 包括如下步骤：

步骤S10，采用导引头测量飞行器相对目标运动的视线角速率测 量；

步骤S20，解算飞行器相对目标的剩余时间；

步骤S30，解算视线角速率积分信号与测量飞行器姿态信号、姿 态角速率信号；

步骤S40，生成方位误差信号与前置角；

步骤S50，解算导引律中的前置误差角近似微分信号；

步骤S60，构建导引律中的非线性前置导引信号；

步骤S70，构造导引律中的飞行器与目标交会时间控制项；

步骤S80，合成最终时间控制前置导引规律，完成导引控制。

在本发明的一种示例实施例中，根据飞行器与目标距离解算飞行 器相对目标的剩余时间t_s1其包含