本發(fā)明屬于協(xié)同制導(dǎo)，具體涉及一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法。

背景技術(shù)：

1、作為自尋的導(dǎo)彈的重要分系統(tǒng)，導(dǎo)引頭在整個制導(dǎo)控制系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用，在導(dǎo)彈彈道末制導(dǎo)階段，可以通過導(dǎo)引頭直接對預(yù)定目標(biāo)進行搜索、標(biāo)定和自動跟蹤，執(zhí)行過程快速并準(zhǔn)確，導(dǎo)引頭輸出的導(dǎo)引信息輸出給制導(dǎo)控制系統(tǒng)，最終引導(dǎo)導(dǎo)彈命中目標(biāo)，導(dǎo)引頭的性能直接影響著自尋的導(dǎo)彈的命中精度和作戰(zhàn)效能。隨著精確制導(dǎo)武器相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，對導(dǎo)引頭的研究已經(jīng)成為世界各國家研究學(xué)者們的重要課題。

2、傳統(tǒng)平臺式導(dǎo)引頭由于受到機械框架的制約，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、測量誤差大等缺點。隨著低制造成本和小型化導(dǎo)引頭的不斷發(fā)展，捷聯(lián)式導(dǎo)引頭的研究就受到更多的重視，捷聯(lián)導(dǎo)引頭結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、體積較小、重量較輕，同時其可靠性較高，并且對彈體過載不敏感，提高了輸出信號的精確性。但是，由于捷聯(lián)式導(dǎo)引頭特殊的結(jié)構(gòu)，使其工程應(yīng)用受到一定限制，制導(dǎo)所需的視線角速率無法直接獲得，將比較大的測量噪聲引入到了導(dǎo)引信號中，影響導(dǎo)引信號的準(zhǔn)確性，視線角信號和彈體姿態(tài)角信息耦合等。低成本捷聯(lián)導(dǎo)彈作為一種新型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，其飛行彈道彎曲多變，飛行高度較低，容易受到稠密大氣干擾，為保證對制導(dǎo)指令的快速準(zhǔn)確響應(yīng)，要求控制系統(tǒng)需要具有較高的抗干擾能力。

3、為了更好地將捷聯(lián)導(dǎo)引頭投入到工程應(yīng)用當(dāng)中，充分發(fā)揮捷聯(lián)導(dǎo)引頭的優(yōu)勢，提高其性能利用率和制導(dǎo)的精確性，研究設(shè)計更加高效的制導(dǎo)控制方法，用以消除上述這些制約因素就顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：

2、捷聯(lián)導(dǎo)引頭和彈體相固連，制導(dǎo)所需的視線角速率無法直接獲得，并且將比較大的測量噪聲引入到了導(dǎo)引信號中，導(dǎo)引頭測量的視線角信號耦合了彈體姿態(tài)角信號，給協(xié)同制導(dǎo)帶來誤差。為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法。

3、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

4、一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，包括：

5、基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的彈體系下的體視線角獲取慣性系下的視線角；

6、基于慣性系下的視線角，利用α-β濾波算法對視線角以及視線角速率進行估計；

7、考慮終端落角約束，基于估計的視線角速率建立空間協(xié)同制導(dǎo)律；

8、考慮時間約束，基于估計的視線角速率建立時間協(xié)同制導(dǎo)；

9、根據(jù)不同的場景選擇空間協(xié)同制導(dǎo)律或者時間協(xié)同制導(dǎo)分別對捷聯(lián)飛行器進行空間協(xié)同制導(dǎo)或者時間協(xié)同制導(dǎo)。

10、本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的彈體系下的體視線角獲取慣性系下的視線角，具體為：

11、基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的彈體系下的體視線角，通過視線角重構(gòu)將二者解耦，獲得慣性系下的視線方位角和高低角關(guān)系式：

12、

13、其中r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33為坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化系數(shù)，qa、qb為彈體系下的視線高低角和視線方位角，qλ、qγ為慣性系下的視線方位角和視線高低角。

14、本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述基于慣性系下的視線角，利用濾波算法對視線角以及視線角速率進行估計，采用的公式為：

15、

16、其中，α和β為濾波增益，t為濾波算法時間間隔，是系統(tǒng)狀態(tài)估計值，是速度估計值，是系統(tǒng)在tk+1時刻的狀態(tài)值，是tk+1時刻的系統(tǒng)運動速度。

17、本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：考慮終端落角約束，所述基于估計的視線角速率建立空間協(xié)同制導(dǎo)律，具體為：

18、

19、其中，n是比例系數(shù)，v是飛行器速度，是視線角速率，ab是落角約束偏置項。本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述落角約束偏置項ab根據(jù)下式計算：

20、ab＝-(σ-nq+(n-1)σd)v/tgo

21、其中，σ是飛行器的彈道角，σd是期望落角。

22、本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：考慮時間約束，所述基于估計的視線角速率建立時間協(xié)同制導(dǎo)，具體為：

23、

24、其中，tgo是剩余攻擊時間，rgo是剩余飛行航程，εt是攻擊時間誤差。

25、一種計算機系統(tǒng)，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲一個或多個程序，其中，當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)上述的方法。

26、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)上述的方法。

27、一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)上述的方法。

28、本發(fā)明的有益效果在于：

29、本發(fā)明提供的一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的體視線角和彈體運動角速率，通過視線角重構(gòu)將二者解耦，然后利用濾波對視線角和視線角速率進行估計，輸出導(dǎo)引頭所需要的視線角速率信息；本發(fā)明在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上引入時間協(xié)同偏置項和終端落角約束偏置項，設(shè)計考慮落角約束和時間約束的多彈協(xié)同制導(dǎo)律，從而使得各枚低成本小型捷聯(lián)飛行器在同一時刻精確命中目標(biāo)并滿足不同的期望落角約束，實現(xiàn)對目標(biāo)的協(xié)同打擊，提高飛行器集群效能。

30、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用濾波算法估計視線角和視線角速率，結(jié)構(gòu)簡單，不涉及復(fù)雜的矩陣運算，工程應(yīng)用性強，并設(shè)計了協(xié)同制導(dǎo)算法，實現(xiàn)對目標(biāo)的協(xié)同打擊，提高飛行器集群效能。

技術(shù)特征：

1.一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，所述基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的彈體系下的體視線角獲取慣性系下的視線角，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，所述基于慣性系下的視線角，利用濾波算法對視線角以及視線角速率進行估計，采用的公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，考慮終端落角約束，所述基于估計的視線角速率建立空間協(xié)同制導(dǎo)律，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，所述落角約束偏置項ab根據(jù)下式計算：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，其特征在于，考慮時間約束，所述基于估計的視線角速率建立時間協(xié)同制導(dǎo)，具體為：

7.一種計算機系統(tǒng)，其特征在于包括：一個或多個處理器，計算機可讀存儲介質(zhì)，用于存儲一個或多個程序，其中，當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述一個或多個處理器實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于存儲有計算機可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

9.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時用于實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種面向低成本捷聯(lián)導(dǎo)引頭的協(xié)同制導(dǎo)方法，屬于協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域。包括：基于捷聯(lián)導(dǎo)引頭測量的彈體系下的體視線角獲取慣性系下的視線角；基于慣性系下的視線角，利用α?β濾波算法對視線角以及視線角速率進行估計；考慮終端落角約束，基于估計的視線角速率建立空間協(xié)同制導(dǎo)律；考慮時間約束，基于估計的視線角速率建立時間協(xié)同制導(dǎo)；根據(jù)不同的場景選擇空間協(xié)同制導(dǎo)律或者時間協(xié)同制導(dǎo)分別對捷聯(lián)飛行器進行空間協(xié)同制導(dǎo)或者時間協(xié)同制導(dǎo)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用濾波算法估計視線角和視線角速率，結(jié)構(gòu)簡單，不涉及復(fù)雜的矩陣運算，工程應(yīng)用性強，并設(shè)計了協(xié)同制導(dǎo)算法，實現(xiàn)對目標(biāo)的協(xié)同打擊，提高飛行器集群效能。

技術(shù)研發(fā)人員：程昊宇,劉政卓,黃漢橋,董越,翁瑋燁,劉昕,鄭碧玉,李程炫
受保護的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6