一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法技术

本发明专利技术公开了一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，其特点在于根据飞行器距离目标的距离选取多个位置，由飞行器的视线角估算飞行器的前置角。其次针多前置角，采用模糊规则，认为提取时间越靠后以及距离目标距离越近的前置角对最终脱靶量的影响越大，从而设置较高的置信度。然后对叠加了置信度的前置角信息与飞行器偏航角进行比较得到前置误差信号并进行非线性变换得到非线性信号，再由飞行器视线角与姿态角的比较得到视线角误差信号，最后由上述信号进行比例加权叠加，并积分得到最终的导引信号，输出给飞行器姿态控制系统控制飞行器准确飞向目标。该方法的优点在于模糊逻辑物理意义清晰，较单前置导引具有更高的导引精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法


[0001]本专利技术属于飞行器制导与控制领域，尤其涉及采用模糊系统与模糊算法的多前置角叠加的高精度模糊导引控制方法。

技术介绍

[0002]飞行器制导问题的研究，早期采用简化模型以及简单的比例导引算法，可以由数学精确的理论分析得出导引参数的一些指导性结论。但脱靶量的精确预测、计算问题仍然难以给出理论分析结果。或者即使得到理论结果，在实际打靶中，也由于模型的复杂性，而与理论结果难以一致。而为了追求更高的导引精度，目前越来越多的导引系统采用了多参数的复杂导引算法，此时理论分析仅能提供定性的参考指导，而定量的脱靶量计算仍然依靠仿真计算来验证。因此很多因素可以分析得出和脱靶量有比较相关的明确物理意义，但又难以准确从数学上来得到精确的表达式，因此此时模糊系统与模糊规则的应用，特别适合解决该类物理意义明确但精确分析困难的问题。基于以上技术背景，本专利技术提出了一类多前置角的前置导引方法，以改善传统前置导引前置角单一，而且前置角的提取较早而无法反应末端飞行器与目标运动态势变化的情况。同时针对多前置角的叠加问题，提出采用模糊置信度的原理进行模糊叠加，从而解决了多前置角的权重匹配问题。因此该方法不仅思想新颖，采用的模糊规则物理意义明确，而且由于导引精度高的优点，其在工程上也有很高的应用价值，能够广泛应用于军民领域的各种飞行器制导、导航、对接、对准问题中。
[0003]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，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。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的导引精度不足的问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S10：首先在飞行器上安装导引头与惯性导航组合元器件，测量飞行器的飞行距离与视线角信号；
[0007]步骤S20：采用导引头测量飞行器距离目标的距离，并设定提前多次前置角的条件，然后记录满足条件的时刻，并多次提取导引所需的前置角信号；
[0008]步骤S30：根据所述的多前置角与多前置角提取时间，建立模糊系统，设置模糊规则，得到多前置角的置信度模糊判断；
[0009]步骤S40：根据所述的模糊可信度与前置角信号值乘积，与飞行器的偏航角进行比较得到前置误差信号，同时通过求取视线角信号与偏航角信号进行对比得到视线角误差信号；
[0010]步骤S50：根据所述的前置误差信号进行非线性变换得到前置误差非线性变换信
号，然后叠加视线角误差信号进行线性综合，得到信号综合，并进行积分，输送给飞行器姿态控制系统，实现最终的导引并命中目标。
[0011]在本专利技术的一种示例实施例中，采用导引头测量飞行器距离目标的距离，并设定提前多次前置角的条件，然后记录满足条件的时刻，并多次提取导引所需的前置角信号包括：采用导引头测量飞行器距离目标的距离计作d，在导引开始的初始时刻t＝0时，测量到飞行器距离目标的距离记作d(0)。然后记录飞行器距离首次满足条件的时刻，记作t
n
，其中n为正整数，其选取方式详见后文案例实施。最后记录t
n
时刻的视线角为q
s
(t
n
)，以该角度为t
n
时刻的前置角。
[0012]在本专利技术的一种示例实施例中，所述的多前置角与多前置角提取时间，建立模糊系统，设置模糊规则，得到多前置角的置信度模糊判断包括：
[0013]首先设置模糊系统的第一个输入为时间t
n
，该输入的范围设置为其中d(0)为飞行器距离目标的初始距离。v为飞行器的速度估计值，此处无需其精确值。设置输入前置时间t
n
的三个模糊概念，即前置角获取时间靠前、居中、靠后，即时，认为前置角获取时间靠前；时，认为前置角获取时间居中；时，认为前置角获取时间靠后。
[0014]同时，设置模糊系统的第二个输入为飞行器与目标的距离d，该输入的范围设置为0≤d≤d(0)，其中d(0)的定义同上。设置输入前置时间d的三个模糊概念，即飞行器与目标距离较大、一般大、较小，在设计中选取时，认为飞行器与目标距离较小；时，认为飞行器与目标距离一般大；时，认为飞行器与目标距离较大；
[0015]其次，设置输出为置信度Υ，其输出范围设置为0≤Υ≤1。设置输出置信度Υ的三个模糊概念，即前置角一般可信、比较可信、非常可信。在设计中选取时，认为前置角获取一般可信；时，认为前置角获取比较可信；时，认为前置角获取非常可信。
[0016]最后，建立模糊规则如下：
[0017]规则1：当前置角获取时间靠前时或者飞行器距离目标距离较大时，认为该前置角的可信度为一般可信；
[0018]规则2：当前置角获取时间居中时或者飞行器距离目标距离一般大时，认为该前置角的可信度为比较可信；
[0019]规则3：当前置角获取时间靠后时或者飞行器距离目标距离较小时，认为该前置角的可信度为非常可信；
[0020]根据上述模糊系统，通过模糊规则进行模糊化与反模糊化计算，得到第i个前置角q
s
(t
i
)的可信度为Υ(t
i
)，其中i＝1，2，...，n。具体的模糊化算法具有公开的教材可查，在此不再重复说明。
[0021]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的模糊可信度与前置角信号值乘积，与飞行器的偏航角进行比较得到前置误差信号，同时通过求取视线角信号与偏航角信号进行对比得到视线角误差信号包括：
[0022]e
i
＝Υ(t
i
)*q
s
(t
i
)-ψ；
[0023]e
q
＝q
s-ψ；
[0024]其中ψ为陀螺仪测量的飞行器偏航角信号，e
i
为第i个前置角q
s
(t
i
)相对应的前置误差信号，q
s
(t
i
)为第i个前置角信号，Υ(t
i
)为第i个前置角信号所对应的模糊可信度。q
s
为导引头测量的视线角信号，e
q
为视线角误差信号。
[0025]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的前置误差信号进行非线性变换得到前置误差非线性变换信号，然后叠加视线角误差信号进行线性综合，得到信号综合，并进行积分，输送给飞行器姿态控制系统实现导引包括：
[0026][0027][0028]u＝∫u
z
dt；
[0029]其中e
i
为第i个前置角q
s
(t
i
)相对应的前置误差信号，u
fl
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10：首先在飞行器上安装导引头与惯性导航组合元器件，测量飞行器的飞行距离与视线角信号；步骤S20：采用导引头测量飞行器距离目标的距离，并设定提前多次前置角的条件，然后记录满足条件的时刻，并多次提取导引所需的前置角信号；步骤S30：根据所述的多前置角与多前置角提取时间，建立模糊系统，设置模糊规则，得到多前置角的置信度模糊判断；步骤S40：根据所述的模糊可信度与前置角信号值乘积，与飞行器的偏航角进行比较得到前置误差信号，同时通过求取视线角信号与偏航角信号进行对比得到视线角误差信号；步骤S50：根据所述的前置误差信号进行非线性变换得到前置误差非线性变换信号，然后叠加视线角误差信号进行线性综合，得到信号综合，并进行积分，输送给飞行器姿态控制系统，实现最终的导引并命中目标。2.根据权利要求1一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，其特征在于，采用导引头测量飞行器距离目标的距离，并设定提前多次前置角的条件，然后记录满足条件的时刻，并多次提取导引所需的前置角信号包括：采用导引头测量飞行器距离目标的距离计作d，在导引开始的初始时刻t＝0时，测量到飞行器距离目标的距离记作d(0)。然后记录飞行器距离首次满足条件的时刻，记作t
n
，其中n为正整数，其选取方式详见后文案例实施。最后记录t
n
时刻的视线角为q
s
(t
n
)，以该角度为t
n
时刻的前置角。3.根据权利要求1一种根据模糊置信度叠加的多前置角导引方法，其特征在于，所述的多前置角与多前置角提取时间，建立模糊系统，设置模糊规则，得到多前置角的置信度模糊判断包括：首先设置模糊系统的第一个输入为时间t
n
，该输入的范围设置为其中d(0)为飞行器距离目标的初始距离。v为飞行器的速度估计值，此处无需其精确值。设置输入前置时间t
n
的三个模糊概念，即前置角获取时间靠前、居中、靠后，即时，认为前置角获取时间靠前；时，认为前置角获取时间居中；时，认为前置角获取时间靠后；同时，设置模糊系统的第二个输入为飞行器与目标的距离d，该输入的范围设置为0≤d≤d(0)，其中d(0)的定义同上。设置输入前置时间d的三个模糊概念，即飞行器与目标距离较大、一般大、较小，在设计中选取时，认为飞行器与目标距离较小；时，认为飞行器与目标距离一般大；时，认为飞行器与目标距离较大；其次，设置输出为置信度Υ，其输出范围设置为0≤Υ≤1。设置输出置信度Υ的三个模
糊概念，即前置角一般可信、比较可信、非常可信。在设计中选取时，认为前置角获取一般可信；时，认为前置角获取比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫实，马培蓓，雷军委，纪军，王玲玲，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：