基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质制造方法及图纸

本申请提供了一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质，所述方法包括：确定环境最优拦截角；构造响应面模型，求解最优初始角；进行样本点计算完成弹道优化。初值装订法适用于导弹的初制导段，可以通过发射倾角的参数装订实现弹道和擦地角修正。在应用发射角装订优化法实现超低空优化弹道时，不改变制导控制系统本身，不需要增加弹上导引系统测量目标的信息，只需要在发射前对导弹发射角进行装订，工程实现简单，同时也不会降低导弹的抗干扰性能。本申请为提升防空导弹超低空拦截能力提供新的技术途径。能力提供新的技术途径。能力提供新的技术途径。

【技术实现步骤摘要】
基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质


[0001]本申请涉及弹道优化制导控制领域，尤其是涉及一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质。

技术介绍

[0002]超低空突防是现代战争中空袭首选的突防手段之一，超低空突防目标采用贴地或掠海飞行，具有“低慢小”的特征，是我防空体系面临的首要威胁。末制导段是决定导弹拦截成功率最重要的阶段，雷达导引头在防空导弹的中末段交班后开机，在末制导段导弹主要靠雷达导引头引导其攻击目标，导引头的探测性能是影响超低空弹道拦截性能的重要因素。在雷达导引头开机后，超低空目标与环境之间会产生强耦合散射，产生镜像干扰，严重干扰导引头的探测跟踪性能，引起导引头中末交班异常、跟踪超差、目标丢失等问题，从而导致导弹拦截失利。
[0003]传统弹道以实现对目标快速有效拦截为设计目标，以能量最优为设计准则进行弹道设计。超低空拦截中，影响导弹飞行弹道的因素很多，除了与弹道能力相关外，还与制导控制过程、目标运动规律、目标特性等相关，因此面向多变量和约束的弹道优化设计成为现代导弹设计中的重要内容，对于提高导弹飞行品质以满足既定任务要求具有十分重要的意义及实际工程价值。弹道优化设计，实质就是求解在满足各种约束条件下的最优控制问题，同时也是一个动态优化问题。本专利技术提出一种以基于超低空最优探测拦截擦地角为准则，进行弹道约束与优化设计的技术路线，通过弹道初始参数值装订，使得防空导弹超低空拦截时载入最优拦截角，让雷达导引头可以以最优角度主动抑制镜像，提高探测导弹的探测跟踪性能，从而提高导弹对超低空目标拦截能力。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于：本申请提供了一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质，对于拦截超低空目标的导弹初制导段，导弹发射后爬升转弯，进入波束制导范围后，通过导引头指令，进行比例导引飞行。容易理解，要满足最佳拦截角约束，当目标较远时，应当使导弹飞行高度更高；对于近距离目标，则达到的飞行高度降低，才能适应角度约束的需求。初值装订法适用于中近程导弹的初制导段，发动机工作时间、转弯时间等已经确定，可以通过初始发射角度θ0的变化，来改变导弹的最大飞行高度，从而调整飞行过程中弹目视线的变化规律。
[0005]初始值装订法，在初制导段通过综合发射时弹目位置及运动参数，根据不同的目标参数(目标速度、高度、预测命中点位置等)和最优拦截角的大小等约束条件，对导弹的发射参数进行优化研究和设计，通过改变导弹的初始发射角，建立发射角响应面模型，通过典型样本点计算，根据战场环境，自适应装订发射角，并通过最小二乘方法估计模型误差，保证导弹转弯结束后擦地角接近最优拦截角，使得弹上雷达导引头能够以最优镜像抑制角度照射目标，完成多径的主动抑制，提升导引头超低空目标的探测性能与导弹的拦截能力。
[0006]本申请采用的技术方案如下：
[0007]根据本申请的第一方面，提供一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，所述方法包括：确定环境最优拦截角；构造响应面模型，求解最优初始角；进行样本点计算完成弹道优化。
[0008]根据本申请的第二方面，提供一种基于最优初值装订的超低空弹道优化装置，所述装置包括：确定模块，被配置为确定环境最优拦截角；计算模块，被配置为构造响应面模型，求解最优初始角；优化模块，被配置为进行样本点计算完成弹道优化。
[0009]根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行本申请各个实施例所述的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法。
[0010]本申请至少具有以下技术效果：
[0011]根据本申请实施例提供的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法及装置、介质，初值装订法适用于导弹的初制导段，可以通过发射倾角的参数装订实现弹道和擦地角修正。在应用发射角装订优化法实现超低空优化弹道时，不改变制导控制系统本身，不需要增加弹上导引系统测量目标的信息，只需要在发射前对导弹发射角进行装订，工程实现简单，同时也不会降低导弹的抗干扰性能。为提升防空导弹超低空拦截能力提供新的技术途径。
附图说明
[0012]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本申请实施例的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法的技术路径图；
[0014]图2是本申请实施例的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法的整体流程图；
[0015]图3a是环境类型对镜像散射特性的影响图；
[0016]图3b是粗糙度对镜像散射特性的影响；
[0017]图4a是工况1的弹道变化图；
[0018]图4b是工况1的拦截擦地角变化图；
[0019]图5a是工况2的弹道变化图；
[0020]图5b是工况2的拦截擦地角变化图；
[0021]图6是本申请实施例的基于最优初值装订的超低空弹道优化装置的结构图。
具体实施方式
[0022]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0023]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护
的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0025]如图1和图2所示，图1是本申请实施例的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法的技术路径图。图1中，x1为目标高度，x2为目标速度，x3为最佳拦截角，x4为弹目初始距离。图2是本申请实施例的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法的整体流程图。本申请实施例提供一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，该方法包括：
[0026]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述方法包括：确定环境最优拦截角；构造响应面模型，求解最优初始角；进行样本点计算完成弹道优化。2.根据权利要求1所述的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述确定环境最优拦截角，具体包括：根据形成镜像的多径散射系数最小的雷达照射角度，采用电磁计算获取不同环境类型与环境参数下的布儒斯特角；根据对应环境条件选择对应的布儒斯特角，确定为最优拦截角。3.根据权利要求1所述的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述构造响应面模型，求解最优初始角，具体包括：建立响应面模型求解方程：θ0＝f(q
B
,R0,M
aT
,H
T
)(1)式中θ0为初始发射角度，R0为发射时刻导弹与目标之间的距离；Ma
T
为目标的飞行马赫数；H
T
为目标的飞行高度；q
B
为在特定的弹目距离R
n
下，要求达到的最优拦截角；设q
B
＝x1、R0＝x2、M
aT
＝x3、H
T
＝x4，将式(1)变换为：θ0＝f(x1,x2,x3,x4)(2)选择一组简单初等函数构造回归响应模型来模拟表达真实函数，所述回归响应模型的表达式为：θ0＝c1X1(x1,x2,x3,x4)+c2X2(x1,x2,x3,x4)+....+c
m
X
m
(x1,x2,x3,x4)+ε(3)式中ε为统计误差，一般假设它满足均值为零的正态分布；X＝(X1,X2,....,X
m
)为基函数、m为展开项数，所述基函数是幂函数、三角函数或各种多项式形式；c＝(c1,c2,...,c
m
)为m个待定系数；采用二阶多项式为响应面模型，将所述基函数变换为：
根据式(4)和式(3)得到：保留式(5)中的常数项、一阶项和二阶平方项，并舍掉二阶交叉项，将式(5)变换为：令：并重新调整系数编号，将式(6)转化为线性模型：式(8)中共15个待定系数，选定n
s
组样本点进行试验，n
s
≥15，以确定各个待定系数的值。4.根据权利要求3所述的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述弹道包括初制导段和中末飞行段，所述初制导段导弹根据最优拦截角要求所确定的发射角倾斜发射后，即按导弹本身的动力学特性飞行的飞行段，所述中末飞行段是导弹采用比例导引飞行的飞行段，在所述初制导段弯过程中，在能够满足导引头的截获条件时，进入所述中末飞行段；
所述进行样本点计算完成弹道优化，具体包括：根据拦截超低空目标的要求，初制导段弹道优化的参数取值范围取为：初始弹目距离7～20Km；目标速度范围5～300m/s；目标高度范围5～100m；以预设的弹目距离时满足最优拦截角约束要求为目标，通过分段在更小的参数范围内获得较高的模型精度以减小误差，并通过多轮迭代计算，将最佳拦截角范围分为多段，进行样本点数学计算；在所述中末飞行段，不对导弹的拦截角进行调整，根据导弹的初始发射角和发射段弹道、目标特性和比例导引参数确定擦地角。5.根据权利要求4所述的基于最优初值装订的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述根据导弹的初始发射角和发射段弹道、目标特性和比例导引参数确定擦地角，具体包括：根据目标参数通过改变导弹的初始发射角，使导弹弹道中段在接近目标的关键弹目距离时，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鹏，童创明，孙华龙，王童，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：