[发明专利]基于速度预测的分段迭代剩余时间估计方法

说明书

技术领域

本发明属于反舰导弹剩余飞行时间计算技术领域，尤其涉及一种基于速度预测的分段迭代剩余时间估计方法。

背景技术

无论是为了实现反舰导弹的同时到达导引，还是为了实施最优导引律，精确估计剩余飞行时间都是至关重要的，剩余飞行时间简称为剩余时间，即Time-to-go，为了实现反舰导弹的同时到达导引，首先需要精确估算出导弹的剩余时间，在此基础上才能进行有效的剩余时间调节与控制，剩余时间最常用的估计方法是由弹目直线距离除以接近速度，若采用比例导引律，且导引航迹接近于直线，则这种剩余时间估计方法是比较好的，但是，在研究角度控制导引律时，这种方法是不够精确的，因为使用带有角度控制的导引律时，其导引轨迹通常是弯曲的，为了实施最优导引律，也需要精确估计剩余时间，因为在最优导引律设计中通常假定剩余时间是给定的，不精确的剩余时间估计不仅极大降低导引性能，包括脱靶量、捕获区域，而且使整个导引轨迹偏离最优轨迹；

关于剩余时间估计方法，已经有一些学者提出了一些可以借鉴的方法；

Tahk et a1提出一种递推的剩余时间预测方法，首先计算理想的(最小的)剩余时间，再对由于航路弯曲所产生的剩余时间误差进行补偿，该方法虽然是针对速度变化规律为已知的变速导弹的最优导引律设计的，但对于不同类型的脱靶量最小的其它导引律也适用，但如果将该方法用于带撞击角度控制的导引律，则剩余时间估计误差较大；

Chang-Kyung Ryoo et al针对OGL/IAC-0导引律，提出一种剩余时间估计方法，该方法在初始时刻前置角较大时会产生较大的剩余时间估算误差；

Ick-Ho Whang et al针对掠海飞行的反舰导弹使用传统比例导引律的情况，基于Kalman滤波理论，提出了一种剩余时间估计滤波器，与传统方法相比，这种方法不仅考虑了航路弯曲对剩余时间估计误差的影响，而且试图尽量减轻导引头测量噪声的影响，同时也考虑了目标的运动对末段导引航迹的影响；在ck-Ho Whang,Won-Sang Ra.Time-to-go Estimator for Missiles Guided by BPNG[C].International Conference on Control,Automation and Systems,2008,Oct.14-17,2008in COEX,Seoul,Korea，463-467.文献中，针对掠海飞行的反舰导弹水平通道使用偏置比例导引BPNG的情况，将BPNG问题用线性化的末段导引几何表示，引入导引轨迹的解，基于该解近似得到其航程，应用Kalman滤波理论，推导了一种剩余时间估计滤波器，该方法假定视线角为小角度，对非线性导引问题进行了线性化近似处理，不适合于初始时刻前置角较大的情况；

Hyo-Sang Shin et al应用导引指令历史(Guidance Command History)，提出了一种剩余时间估计方法，对剩余时间估计中所涉及到的三角被积函数，通过Talyor级数展开成为关于飞行时间的多项式函数，以便简化计算，但这种方法主要基于数值计算，没有得到封闭形式的解析解，计算负担比较大；

Hangju Cho al针对速度变化规律已知但具有不确定性(导弹发射之前，一般只能知道速度变化规律的标称表达式，其与实际的速度曲线之间必然存在误差)的导弹，推导了一类加权能量最优导引律，由于该导引律需要用到导弹未来的速度曲线，该文献在假设导弹当前时刻的速度可测的条件下，给出了两种利用当前时刻可测的速度，对速度变化规律的标称表达式进行简单有效在线更新的策略，从而得到比较准确的可用来预测导弹未来速度曲线(未来速度变化规律)的表达式，另外，该文献假设导弹在每一时刻都能够瞬时零化航向误差、并回到碰撞航路上，基于此假设推导出了剩余时间应满足的方程，该方程需要迭代求解，由于这种方法的假设比较理想化，这样求出的剩余时间，对于同时到达导引问题，其估计精度显然是难以满足要求的；