基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法技术

本发明专利技术为一种基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法，属于飞行器制导与控制系统设计领域发明专利技术。包括：利用虚拟目标的方法实现飞行器在最佳高度掠飞攻击目标，虚拟目标位于真实目标上空，高度为毁伤元所要求的起爆高度；设计导引律使飞行器在飞抵假想目标时战斗部起爆，将原来的采用掠飞攻击真实目标的方式变为飞抵虚拟目标并按所要求姿态角度起爆的导引方式。采用本发明专利技术所述导引律可以解决带爆炸成型毁伤元的飞行器在期望高度实现掠飞攻击的问题，满足了毁伤元的最佳起爆高度要求；可以解决带爆炸成型毁伤元的飞行器末端攻击时刻姿态角的问题，满足了毁伤元起爆时刻对飞行器姿态角的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞行器制导与控制系统设计领域，涉及配有爆炸成型毁伤元的飞行器的制导律设计问题，特别涉及到如何在飞行导引过程中采用虚拟目标点的方式实现飞行器掠飞击顶，并且在毁伤元起爆时刻使飞行器保持特定姿态角。
技术介绍
爆炸成型毁伤元是指战斗部起爆后在聚能炸药的作用下，金属药型罩被锻造成一个类似于弹丸的侵彻体，该侵彻体具有稳定的飞行特性，以高速的动能侵彻入目标中，实现精准高效的攻击任务。配备有爆炸成型毁伤元的飞行器的制导律设计面临着新的问题由于爆炸成型毁伤元出射的单向窄束性，加之掠飞击顶的攻击方式，使得起爆时刻爆炸成型毁伤元与飞行器姿态与飞行器位置密切相关；特别是针对不同的攻击目标，为了获得最佳的毁伤效果，要求有不同的起爆模式以形成期望的毁伤元形式(如长杆射流或者爆炸成形弹丸)，而不同的起爆模式对战斗部起爆时刻的高度具有严格要求。因此，为了保证单束聚能毁伤元能够准确命中目标的要害部位，要求飞行器在战斗部起爆时刻具有有利于毁伤元命中目标的姿态角度与飞行高度。为了实现带有爆炸成型毁伤元的飞行器实现最大毁伤效果，需要飞行器的末端导引阶段满足以下两点(1)战斗部起爆时刻飞行器瞬时姿态为可控，即起爆时刻姿态为所要求姿态；(2)战斗部起爆时刻飞行器的高度为可控，即达到起爆时刻的高度要求。传统飞行器导引方法有比例导引律及其改进形式、最优制导律、微分对策制导律， 目前技术较为成熟的是比例导引律或其改进形式。传统的导引律并没有加入终端约束角和起爆时刻的高度限制。对于本文研究的带有爆炸成型毁伤元的飞行器来说，为了实现最佳的毁伤效果，就必须考虑到在导引律设计中加入能实现满足毁伤元起爆时刻对飞行器的姿态和飞行高度要求的部分。
技术实现思路
为满足带有爆炸成型毁伤元的飞行器在制导过程中实现精确打击的要求，本专利技术的目的是提供一种。本专利技术利用虚拟目标的方法实现飞行器在最佳高度掠飞攻击目标，即在真实的目标上空有一个假想目标，假想目标在空域的高度为毁伤元所要求的起爆高度，预设导引律使飞行器在飞抵假想目标时战斗部起爆，此时将原有采用掠飞攻击真实目标的方式变为飞抵虚拟目标并按所要求姿态角度起爆的导引方式，实现飞行器在末端时刻发现目标时，飞行器自主跟踪目标并降低飞行高度，在按照期望毁伤元形成所要求的高度与飞行器姿态时引爆战斗部，从而完成精准打击目标的目的。本专利技术涉及的飞行器飞行过程中飞行器攻角忽略，近似为飞行弹道倾角为飞行器姿态角。本专利技术将末端飞行弹道分为两个阶段，采用变比例系数的方法设计导引律。本专利技术采用最优控制的方法将飞行弹道方程变换写成状态方程，并由最优控制方法实现对飞行弹道落角的约束。所述的最优控制方法实现对制导律终端落角的优化具体过程如下第一步确定可行起爆时刻点位置；第二步建立飞行器和目标相对运动关系的数学建模；飞行器初始位置为M点，目标位于T点，飞行器与目标的距离为r，θ为飞行弹道倾角；r sin θ = y(1)对(1)式进行二次求导，得^inθ + 2*^cosθ-r^smθ + r<^osθ = amy(2)采用泰勒级数将⑵式展开，进行线性化处理，将式O)中承、sin θ、C0s θ分别在#、θ ^处进行一阶泰勒级数展开，得sin θ = sin θ 0+cos θ 0X ( θcos θ = cos θ 0-sin θ 0X ( θ麥=痄+ 2疼x(农(5)则原方程⑵变为阪(sin θ0 + cos θ0χ(θ- θ0)) + 2*#< (cos θ0r χ +φ) χ (sinθ0 + cosθ0χ(θ-θ0))(6)+r^k (cos θ0- ηθ0χ(θ- θ0)) = amy式(6)经过化简变为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法，其特征在于：利用虚拟目标的方法实现飞行器在最佳高度掠飞攻击目标，即在真实的目标上空有一个假想目标，假想目标在空域的高度为毁伤元所要求的起爆高度，预设导引律使飞行器在飞抵假想目标时战斗部起爆，此时将原有采用掠飞攻击真实目标的方式变为飞抵虚拟目标并按所要求姿态角度起爆的导引方式，实现飞行器在末端时刻发现目标时，飞行器自主跟踪目标并降低飞行高度，在按照期望毁伤元形成所要求的高度与飞行器姿态时引爆战斗部，从而完成精准打击目标的目的。

【技术特征摘要】
1.基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法，其特征在于利用虚拟目标的方法实现飞行器在最佳高度掠飞攻击目标，即在真实的目标上空有一个假想目标，假想目标在空域的高度为毁伤元所要求的起爆高度，预设导引律使飞行器在飞抵假想目标时战斗部起爆，此时将原有采用掠飞攻击真实目标的方式变为飞抵虚拟目标并按所要求姿态角度起爆的导引方式，实现飞行器在末端时刻发现目标时，飞行器自主跟踪目标并降低飞行高度，在按照期望毁伤元形成所要求的高度与飞行器姿态时引爆战斗部，从而完成精准打击目标的目的。2.如权利要求1所述的基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法，其特征在于上述飞行器飞行过程中飞行器攻角忽略，近似为飞行弹道倾角为飞行器姿态角。3.如权利要求1所述的基于虚拟目标点的带有终端约束的导引方法，其特征在于将末端飞行弹道分为两个阶段，采用变比例系数的方法设计导引律。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正杰，郭延磊，杨喆，吴炎烜，范宁军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11