一种无动力飞行器的三维制导系统技术方案

一种无动力飞行器的三维制导系统，包括以下模块：数据获取模块，用于获取当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度矢量和速度模值；剩余飞行时间预估模块，用于基于所述视线倾角、视线偏角和速度矢量计算总前置角、前置偏角和前置倾角；基于所述目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值、总前置角、前置偏角和前置倾角，采用基于速度预测的分段迭代法预估剩余飞行时间；制导指令生成模块，用于基于预估剩余飞行时间和期望剩余飞行时间的时间偏差，获取时间偏差控制项，基于当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值和所述时间偏差控制项生成制导控制指令。和所述时间偏差控制项生成制导控制指令。和所述时间偏差控制项生成制导控制指令。

【技术实现步骤摘要】
一种无动力飞行器的三维制导系统


[0001]本专利技术涉及无动力飞行器制导
，尤其涉及一种无动力飞行器的三维制导系统。

技术介绍

[0002]飞行器以指定的时间攻击目标，这是实现多飞行器协同饱和攻击的基础。为实现带有时间约束的精确制导，需要较为精确的飞行剩余时间信息以形成控制反馈。现有方法是局域飞行器速度获取变化率已知或可控的前提条件下进行制导的，无动力飞行器在实际飞行中速度变化明显且不受控制，在这种情况下，速度的不确定变化给剩余飞行时间的预测带来了一定的困难，进而使得飞行器的到达时间控制精度低。

技术实现思路

[0003]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种无动力飞行器的三维制导系统，用以解决现有无动力飞行器到达时间控制精度低的问题。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了种无动力飞行器的三维制导系统，包括以下模块：
[0005]数据获取模块，用于获取当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度矢量和速度模值；
[0006]剩余飞行时间预估模块，用于基于所述视线倾角、视线偏角和速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，包括以下模块：数据获取模块，用于获取当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度矢量和速度模值；剩余飞行时间预估模块，用于基于所述视线倾角、视线偏角和速度矢量计算总前置角、前置偏角和前置倾角；基于所述目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值、总前置角、前置偏角和前置倾角，采用基于速度预测的分段迭代法预估剩余飞行时间；制导指令生成模块，用于基于预估剩余飞行时间和期望剩余飞行时间的时间偏差，获取时间偏差控制项，基于当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值和所述时间偏差控制项生成制导控制指令。2.根据权利要求1所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，所述剩余飞行时间预估模块基于所述视线倾角、视线偏角和速度矢量计算总前置角、前置偏角和前置倾角，包括：根据所述视线倾角和视线偏角计算基准参考坐标系到视线坐标系的方向余弦矩阵；基于所述方向余弦矩阵计算所述速度矢量在所述视线坐标系中的分量；根据以下公式计算总前置角：根据以下公式计算总前置角：η＝arccos(cosη
y
cosη
z
)其中，v
xL
、v
yL
和v
zL
分别表示速度矢量在视线坐标系三个坐标轴的分量，η
z
表示前置倾角，η
y
表示前置偏角，η表示总前置角。3.根据权利要求1所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，所述制导指令生成模块，用于基于当前时刻飞行器的目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值和所述时间偏差控制项生成制导控制指令，包括:根据公式计算纵向加速度指令；根据公式计算侧向加速度指令；其中，D
tc
表示目标距离，η
y
表示前置偏角，η
z
表示前置倾角，K
N
表示导航比，v表示速度模值，a
ε
表示时间偏差控制项。4.根据权利要求1所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，所述制导指令生成模块，用于基于预估剩余飞行时间和期望剩余飞行时间的时间偏差，获取时间偏差控制项，包括：根据公式a
ε
＝
‑
K
T
vsinη
y
cosη
y
ε
T
计算时间偏差控制项；其中，ε
T
表示时间偏差，η
y
表示前置偏角，v表示速度模值，K
T
表示时间控制系数，a
ε
表示时间偏差控制项。5.根据权利要求1所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，所述剩余飞行时
间预估模块基于所述目标距离、视线倾角、视线偏角、速度模值、总前置角、前置偏角和前置倾角，采用基于速度预测的分段迭代法预估剩余飞行时间，包括：根据所述总前置角判断当前飞行为转弯飞行或直线飞行；若为转弯飞行，则根据总前置角对转弯段进行分段，采用分段迭代预测转弯段剩余飞行时间；根据直线段起始点的总前置角和目标距离计算剩余直线段航程，根据剩余直线段航程对直线段进行分段，采用分段迭代预测直线段剩余飞行时间；所述转弯段剩余飞行时间与直线段剩余飞行时间的和为预测的总剩余飞行时间；直线飞行预测模块，用于若为直线飞行，根据所述总前置角和目标距离计算剩余直线段航程，根据剩余直线段航程对直线段进行分段，采用分段迭代预测直线段剩余飞行时间，所述直线段剩余飞行时间为预测的总剩余飞行时间。6.根据权利要求5所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，采用分段迭代预测转弯段剩余飞行时间或采用分段迭代预测直线段剩余飞行时间，包括：对于每一分段，获取当前分段起始点的状态变量，所述状态变量包括速度模值v
i
、视线倾角θ
L,i
、视线偏角ψ
L,i
、前置倾角η
z,i
、前置偏角η
y,i
、地面高度y
i
；若当前分段处于转弯段，所述状态变量还包括总前置角η
i
和目标距离D
tc,i
；若当前分段处于直线段，所述状态变量还包括剩余直线段航程L
i
；若当前分段处于转弯段，则根据计算当前分段初始飞行时间预测值若当前分段处于直线段，则根据计算当前分段初始飞行时间预测值其中，Δη
i
表示当前分段总前置角的变化量，ΔL表示当前分段剩余直线段航程变化量，KN表示导航比；基于当前分段起始点的状态变量，根据飞行器质心运动的动力学方程计算当前分段的初始速度变化率基于所述初始速度变化率对所述当前分段初始飞行时间预测值进行修正，得到当前分段飞行时间修正值基于当前分段起始点的状态变量和所述当前分段飞行时间修正值预测当前分段结束点的状态变量，当前分段结束点的状态变量为下一分段起始点的状态变量；所有分段的飞行时间修正值的和作为预测的转弯段或直线段剩余飞行时间。7.根据权利要求6所述的无动力飞行器的三维制导系统，其特征在于，基于当前分段起始点的状态变量，根据飞行器质心运动的动力学方程计算当前分段的初始速度变化率包括：基于所述视线倾角θ
L,i
、视...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文，姚寅伟，尚腾，李伶，韦龙飞，彭强强，邱文杰，蔡高华，张天捷，张惠平，蒋彭龙，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：