一种多导弹协同制导律设计方法技术

本发明专利技术公开了一种多导弹协同制导律设计方法，将各导弹的飞行过程划分为初制导段、中制导段以及末制导段，该方法主要包括，通过判断当前时刻导弹所处在初制导段、中制导段以及末制导段中的哪一个阶段，相应的计算出当前时刻导弹的加速度指令控制各导弹以期望落角同时命中目标，该方法设计了初制导段、中制导段以及末制导段的制导律，为攻击时间约束、落角约束下的多导弹复合协同制导问题提供了一种可能的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种多导弹协同制导律设计方法
本专利技术涉及导弹发射领域。更具体地，涉及一种包含初制导、中制导、末制导的复合制导策略，以及落角约束和攻击时间约束下的多导弹协同制导律设计方法。
技术介绍
为提升飞行器的突防能力，文献【1】JeonIS,LeeJI,TahkMJ.Impact-time-controlguidancelawforanti-shipmissiles[J].IEEETransactionsonControlSystemsTechnology，2006，14(2):260-266.提出了能够实现多飞行器“齐射起落”的制导律，即多枚飞行器从不同位置发射，最终同时命中目标。文献【2】ZhaoJ，ZhouSY，ZhouR.Distributedtime-constrainedguidanceusingnonlinearmodelpredictivecontrol[J].NonlinearDynamics，2016；84(3):1399-1416.与文献【3】ZhaoJ，ZhouR，DongZN.Three-dimensionalcooperativeguidancelawsagainststationaryandmaneuveringtargets[J].ChineseJournalofAeronautics，2015，28(4):1104-1120.分别提出了打击固定目标与机动目标的协同制导律。文献【4】WangYJ，DongS，OuLL，etal.Cooperativecontrolofmulti-missilesystems[J].IETControlTheory&Applications，2014,9(3):441-446.借助于反馈线性化的思路，将协同制导问题转化为了非线性系统一致性问题，通过协调多枚飞行器的弹目距离与前置角来实现协同攻击。文献【5】HouDL，WangQ,SunXJ，etal.Finite-timecooperativeguidancelawsformultiplemissileswithaccelerationsaturationconstraints[J].IETControlTheory&Applications，2015.研究了加速度指令抗饱和情况下的攻击时间有限一致问题。文献【6】WangXL，ZhangYA，WuHL.Distributedcooperativeguidanceofmultipleanti-shipmissileswitharbitraryimpactangleconstraint[J].AerospaceScienceandTechnology，2015.考虑了通信拓扑存在切换情况下的协同制导律。文献【7】SunXJ，ZhouR,HouDL，etal.Consensusofleader-followerssystemofmulti-missilewithtime-delaysandswitchingtopologies[J].Optik-InternationalJournalforLightandElectronOptics，2014，125(3):1202-1208.和文献【8】赵启伦，陈建，董希旺等，拦截高超声速目标的异类导弹协同制导律[J].航空学报，2016，37(3):936-948.考虑了领弹与从弹相结合的异构协同制导律。文献【1-8】中的制导律能够引导多飞行器实现“齐射起落”攻击，但只考虑对命中时间进行协调与控制，实际应用中，为获得最佳的弹目相对信息测量效果，光学成像导引头、射频导引头等探测设备对弹目交会角有特殊的要求，因此需要对落角进行控制；文献【9】]王晓芳，洪鑫，林海.一种控制多弹协同攻击时间和攻击角度的方法[J].弹道学报.2012，24(2)：1-5.和文献【10】赵启伦，陈建，李清东等.高超武器与常规导弹协同攻击策略可行域研究[J].航空学报.2015，36(7):2291-2300在二维空间下研究了多飞行器攻击时间与落角约束下的协同制导问题。实际应用场景中，由于飞行器在三维空间作战，因此需要探讨三维空间下的飞行器制导问题，此外，导弹飞行全过程根据不同的弹目相对信息测量手段生成加速度指令，需要分别设计初制导、中制导、末制导段的制导律，以在满足最终打击精度的同时，尽可能降低单架飞行器的成本，提高效费比，因此，应该在三维空间下，研究适应飞行器初制导、中制导以及末制导段的攻击时间与落角约束协同制导律。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中所提出的技术问题中的至少一个，本专利技术提供了一种多导弹协同制导律设计方法，将各导弹的飞行过程划分为初制导段、中制导段以及末制导段，该方法包括：S1、根据目标与各导弹的初始位置建立空间直角坐标系，并得到在所述空间直角坐标系中目标的初值(xT,yT,zT)Τ和各导弹的初值(xi,yi,zi)Τ，其中，下标i表示各导弹序号；S2、基于所述目标的初值和各导弹的初值计算各导弹的初制导段的期望弹道偏角和期望弹道倾角S3、基于各导弹导引头工作状态判断当前时刻各导弹是否进入末制导段，当各导弹处于末制导段时，基于当前时刻各导弹的弹道偏角ψi和弹道倾角θi计算末制导段下各导弹的加速度指令，当各导弹未处于末制导段时，各导弹处于中制导段或初制导段；S4、基于当前时刻各导弹的弹道偏角ψi和弹道倾角θi与所述初制导段的期望弹道偏角和期望弹道倾角判断当前时刻各导弹处于初制导段或中制导段，当各导弹处于初制导段时，计算初制导段下各导弹的加速度指令，当各导弹处于中制导段时，计算中制导段下各导弹的加速度指令；S5、根据当前时刻各导弹的加速度指令，控制各导弹同时命中目标。在一些可能的实现方式中，所述S2中各导弹的初制导段的期望弹道偏角通过下式获得：所述S2中各导弹的初制导段的期望弹道倾角通过下式获得：其中，ci为初制导期望落角缩放系数。在一些可能的实现方式中，所述S3中基于各导弹导引头工作状态判断当前时刻各导弹是否进入末制导段包括：各导弹导引头反馈预设信号，各导弹进入末制导段。在一些可能的实现方式中，所述S3和S4中当前时刻各导弹的弹道偏角ψi通过下式获得：ψi＝atan2(-Vz,i/Vx,i)；所述S3和S4中当前时刻各导弹的弹道倾角θi通过下式获得：其中，Vx,i,Vy,i,Vz,i分别为导弹在所述空间直角坐标系下的速度分量。在一些可能的实现方式中，所述S3中计算末制导段下各导弹的加速度指令包括：导弹在横侧向平面的加速度指令为：导弹在铅垂面的加速度指令为：其中，kP∈[3,6]是导航比，是弹目接近速率，是视线方位角速率，是视线高低角速率，qe,i是视线高低角，kA＞0是铅垂面落角约束项比例系数，tgo,i表示第i枚导弹的剩余飞行时间，是期望的落角，g为重力常数。在一些可能的实现方式中，所述S4中基于当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多导弹协同制导律设计方法，将各导弹的飞行过程划分为初制导段、中制导段以及末制导段，其特征在于，该方法包括：/nS1、根据目标与各导弹的初始位置建立空间直角坐标系，并得到在所述空间直角坐标系中目标的初值(x

【技术特征摘要】
1.一种多导弹协同制导律设计方法，将各导弹的飞行过程划分为初制导段、中制导段以及末制导段，其特征在于，该方法包括：
S1、根据目标与各导弹的初始位置建立空间直角坐标系，并得到在所述空间直角坐标系中目标的初值(xT,yT,zT)Τ和各导弹的初值(xi,yi,zi)Τ，其中，下标i表示各导弹序号；
S2、基于所述目标的初值和各导弹的初值计算各导弹的初制导段的期望弹道偏角和期望弹道倾角
S3、基于各导弹导引头工作状态判断当前时刻各导弹是否进入末制导段，当各导弹处于末制导段时，基于当前时刻各导弹的弹道偏角ψi和弹道倾角θi计算末制导段下各导弹的加速度指令，当各导弹未处于末制导段时，各导弹处于中制导段或初制导段；
S4、基于当前时刻各导弹的弹道偏角ψi和弹道倾角θi与所述初制导段的期望弹道偏角和期望弹道倾角判断当前时刻各导弹处于初制导段或中制导段，当各导弹处于初制导段时，计算初制导段下各导弹的加速度指令，当各导弹处于中制导段时，计算中制导段下各导弹的加速度指令；
S5、根据当前时刻各导弹的加速度指令，控制各导弹同时命中目标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中各导弹的初制导段的期望弹道偏角通过下式获得：



所述S2中各导弹的初制导段的期望弹道倾角通过下式获得：



其中，ci为初制导期望落角缩放系数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3中基于各导弹导引头工作状态判断当前时刻各导弹是否进入末制导段包括：
各导弹导引头反馈预设信号，各导弹进入末制导段。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3和S4中当前时刻各导弹的弹道偏角ψi通过下式获得：
ψi＝atan2(-Vz,i/Vx,i)；
所述S3和S4中当前时刻各导弹的弹道倾角θi通过下式获得：



其中，Vx,i,Vy,i,Vz,i分别为导弹在所述空间直角坐标系下的速度分量。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3中计算末制导段下各导弹的加速度指令包括：
导弹在横侧向平面的加速度指令为：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵启伦，李文，王晓东，宋勋，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11