基于比例导引率修正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比例导引率修正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；开展比例导引头律修正；优化求解比例导引修正系数；通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数。本申请与传统的比例导引法比较，针对导引律进行改进，增加对超低空最优拦截角的约束条件，优化方案未增加新的变量，工程上的可实现性高，适用于中远程防空导弹弹道中制导段优化。本申请为解决超低空弹道设计及拦截成功率提升问题提供了新的理论方法和技术途径。的理论方法和技术途径。的理论方法和技术途径。

【技术实现步骤摘要】
基于比例导引率修正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比例导引率修正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，在导弹制导的中末制导段修正比例导引律系数，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比例导引率修正的超低空弹道优化方法及装置、介质，适用于中远程弹道导弹超低空拦截，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，在导弹制导的中末制导段修正比例导引律系数，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，提高导弹上雷达导引头的探测跟踪性能，从而提高导弹对超低空目标拦截能力。与传统的比例导引法比较，针对导引律进行改进时，导引系统需要测量目标距离、速度、方向等参数，在加入这些参数的同时，也会带来干扰信号，对导引系统要求较高，但修正方案并未增加新的变量，工程上的可实现性高。
[0005]本申请采用的技术方案如下：
[0006]根据本申请的第一方面，提供一种基于比例导引率修正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；开展比例导引头律修正；优化求解比例导引修正系数；通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数。
[0007]根据本申请的第二方面，提供一种基于比例导引率修正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；修正模块，被配置为开展比例导引头律修正；优化模块，被配置为优化求解比例导引修正系数；计算模块，被配置为通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数。
[0008]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比例导引率修正的超低空弹道优化方法。
[0009]本申请至少具有以下技术效果：
[0010]根据本申请实施例提供的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法及装置、介质，与传统的比例导引法比较，针对导引律进行改进，增加对超低空最优拦截角的约束条件，优化方案未增加新的变量，工程上的可实现性高，适用于中远程防空导弹弹道中制导段优化。本申请为解决超低空弹道设计及拦截成功率提升问题提供了新的理论方法和技术途径。
附图说明
[0011]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。
[0012]图1是本申请实施例的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法的技术路径图；
[0013]图2是本申请实施例的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法的整体流程图；
[0014]图3a是环境类型对镜像散射特性的影响图；
[0015]图3b是粗糙度对镜像散射特性的影响；
[0016]图4a是工况1的弹道变化图；
[0017]图4b是工况1的拦截擦地角变化图；
[0018]图5a是工况2的弹道变化图；
[0019]图5b是工况2的拦截擦地角变化图；
[0020]图6是本申请实施例的基于比例导引率修正的超低空弹道优化装置的结构图。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]如图1和图2所示，图1是本申请实施例的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法的技术路径图。图1中，K为比例系数，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，q为弹目视线角。图2是本申请实施例的基于比例导引率修正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比例导引率修正的超低空弹道优化方法，该方法包括：
[0025]步骤S100，确定环境最优拦截角；
[0026]步骤S200，开展比例导引头律修正；
[0027]步骤S300，优化求解比例导引修正系数；
[0028]步骤S400，通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数。
[0029]下面将围绕上述四个步骤进行展开详细说明本申请实施例提供的方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于比例导引率修正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；开展比例导引头律修正；优化求解比例导引修正系数；通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数。2.根据权利要求1所述的基于比例导引率修正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所述的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述开展比例导引头律修正，具体包括：基于传统比例导引律，引入补偿量进行修正，修正后的导引关系为：其中x为修正量，θ为目标擦地角，q为弹目视线角，K为比例系数，f为导引率补偿量，K
f
为修正后的比例导引系数；对所述修正量x进行分段设计，经验公式为：其中为弹目视线角的一阶导数，R
n
为导引头开机时的弹目距离，R为弹目距离，R
Mid
为常数，表示转弯结束后与预期达到目标拦截角的特征点之间的距离；联立式(1)和式(2)，得到：得到：得到：得到：其中为中间推导变量，K
x
为修正比例系数，为无量纲数，它与发射时候的状态及目标特性相关，表达为如下的关系式：K
x
＝f(q
B
,R0,M
aT
,H
T
)
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
其中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。4.根据权利要求3所述的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述优化求解比例导引修正系数，具体包括：建立响应面模型，按R0、Ma
T
、H
T
、q
B
四个参数进行幂函数展开，并优化计算确定待定的展开系数；设q
B
＝x1、R0＝x2、M
aT
＝x3、H
T
＝x4，则式(7)写作：K
x
＝f(x1,x2,x3,x4)
ꢀꢀꢀꢀ
(8)选择一组简单的初等函数构造回归响应模型来模拟表达真实函数Kx，设广义模型表达式为：K
x
＝c1X1(x1,x2,x3,x4)+c2X2(x1,x2,x3,x4)+....+c
m
X
m
(x1,x2,x3,x4)+ε
ꢀꢀꢀꢀ
(9)其中ε为统计误差，假设它满足均值为零的正态分布，即E(ε)＝O，以使其和自由变量将没有关系；X＝(X1,X2,....,X
m
)为基函数、m为展开项数，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(n＝2)，所述基函数和式(9)变为：所述基函数和式(9)变为：保留式(11)中的常数项、一阶项和二阶平方项，并舍掉二阶交叉项，则式(11)变为：令：
并重新调整系数编号，则将式(11)化为线性模型，即：选定至少15组样本点进行试验，进而确定值的大小。5.根据权利要求4所述的基于比例导引率修正的超低空弹道优化方法，其特征在于：所述通过典型样本点计算自适应修正比例导引系数，具体包括：将响应面模型用矩阵形式表示为：K
x
＝Xc+ε
ꢀꢀꢀ
(15)其中K
x
，ε为(n
s
×
1)维向量，X为n
s
×
15维矩阵，c为15维向量，即：即：c＝(c0,c1,...,c
14
)
T
ꢀꢀꢀꢀ
(18)ε＝(ε0,ε1,...,ε
14
)
T
ꢀꢀꢀꢀ
(19)求解得到的最小二乘估计值c满足下式最小：将式(20)展开有：L＝K
xT
K
x
‑
c
T
X
T
K
x
‑
K
xT
Xc+c
T
X
T
Xc
ꢀꢀꢀꢀ
(21)对式(21)进行分析，c
T
X
T
K
x
是lxl矩阵或者是一个标量，因此其转置也具有同样的性质，则式(21)化简为：L＝K
xT
K
x
‑
2c
T
X
T
K
x
+c
T
K
xT
Xc
ꢀꢀꢀꢀ
(22)取L对c的导数，使导数为零的向量c为所求：将式(23)简化为：X
T
Xc
*
＝X
T
K
x
ꢀꢀꢀꢀ
(24)则所要求得的待求参数c
*
为：c
*
＝(X
T
X)
‑1X
T
K
x
ꢀꢀꢀꢀ
(25)最小二乘法得到系数的协方差矩阵为：cov(c
i
,c
j
)＝σ2(X
T
X)
‑1ꢀꢀꢀꢀ
(26)根据预设的准则选取合适的样本来减小系数的协方差，求得响应面模型并根据协方差进行响应面分析，直到响应模型达...

【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：