[发明专利]一种攻击时间控制的制导方法

说明书

本发明公开一种攻击时间控制的制导方法。包括以下步骤：考虑导弹和目标运动的三维空间，建立导弹和目标的数学模型。获得导弹弹道倾角和弹道偏角动态方程，获得弹目距离、导弹视线角和导弹视线偏角的动态方程。在此基础上，建立导弹攻击时间误差的动态方程。然后，将导弹的制导律按照俯仰通道和偏航通道分开设计：俯仰通道制导律设计为增广比例导引制导律，偏航通道制导律设计为具有攻击时间误差反馈项的制导律，调整弹道轨迹来实现对目标打击的时间控制。当偏航角为零时，对偏航通道制导律进行调整，避免出现奇异的情况。本发明对攻击时间误差进行估计，通过制导策略使攻击时间误差趋于零，弹目距离趋于零，具有结构清晰，适用性强的特点。

技术领域

本发明涉及一种攻击时间控制的制导方法，属于导弹制导系统设计领域，尤其涉及一种三维空间中控制导弹按指定时间完成任务的制导方法。

背景技术

随着反导技术的快速发展，依靠传统作战策略发起的导弹攻击越来越难以突破敌方的防御系统，单枚导弹的战场生存能力也大大降低。针对这种问题，有专家提出可以利用多枚导弹协同配合，实现对目标的饱和打击。这种方法可以对敌方反导系统形成有效制约，使其难以顾及多枚导弹的攻击。实现饱和打击的一个关键问题是如何控制多枚导弹按照指定的时间对目标发起攻击，以完成作战任务。因此，研究一种可以按照作战时间要求攻击目标的制导律具有重大战略意义。

目前，考虑攻击时间约束的制导律设计方面已经有一些研究成果，但这些工作大都将导弹的运动限制在一个平面内，适用于三维空间的时间控制制导律还有待研究。为了克服现有方法的不足，本发明基于导弹三维空间的运动学模型，建立了攻击时间的误差方程，采取俯仰通道和偏航通道制导律分开设计的策略，设计了导弹三维空间中攻击时间控制的制导方法。

发明内容

本发明解决的问题是：在三维作战空间中，由于待攻击的目标具有某些反导手段，作战策略要求导弹能按照既定的时间对目标进行精确打击，以提升导弹的战场生存能力和突防打击能力。为了实现带有攻击时间控制的精确制导，本发明提供一种攻击时间控制的制导方法，基于导弹的运动学模型建立攻击时间的误差方程；而后采用俯仰通道和偏航通道制导律分开设计的策略：俯仰通道设计了增广比例导引律；在偏航通道制导律设计中引入攻击时间的误差，构造控制项以消除攻击时间误差，最终保证导弹按指定时间完成精确打击任务。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种攻击时间控制的制导方法，包括以下步骤：

S1：建立三维空间内描述导弹运动以及弹目(导弹与目标)相对运动的数学模型，具体为：

地面惯性坐标系oxyz中导弹质心运动学方程：

其中，x_M、y_M和z_M分别为导弹位置矢量在地面惯性坐标系ox、oy和oz轴上的分量。V_M为导弹飞行速度，θ和ψ分别为弹道倾角和弹道偏角。弹道倾角和弹道偏角的动态方程可表示为：

其中，a _y、a_z分别为导弹的俯仰、偏航加速度，为制导系统控制量。

导弹与目标之间的相对运动可以用如下方程描述：

其中R为弹目相对距离，q₁和q₂分别为弹目视线倾角和视线偏角，以上三项可以通过以下方程获得：

对式(4)求导得到：

S2：建立导弹攻击时间的误差方程，具体为：

针对式(3)，导弹的剩余命中时间采用下式预测：