[发明专利]一种基于轨迹规划的攻击角度与攻击时间控制方法

说明书

本发明公开了一种基于轨迹规划的攻击角度与攻击时间控制方法，首先假定所规划的导弹飞行轨迹由圆弧段SA和直线段AT构成，圆弧段SA的半径为R；直线段AT经过目标点T(x_T,y_T)且满足导弹末端攻击角度为θ_f的要求；圆弧段SA起始于导弹初始位置S(x₀,y₀)且与直线段AT相切于待定的点A(x_a,y_a)，点A(x_a,y_a)由指定的导弹攻击时间t_f通过迭代算法得到。在轨迹规划的基础上，提出一种基于虚拟目标的轨迹跟踪控制方法：在圆弧段提出一种前馈加反馈的复合控制方案，在直线段提出一种视线角PD控制方案，该方法计算量小，易于工程实施。

技术领域

本发明属于反舰导弹攻击角度与攻击时间控制技术领域，涉及一种基于轨迹规划的攻击角度与攻击时间控制方法。

背景技术

为了解决大前置角情况下带角度控制比例导引律的剩余时间估算问题，张友安等人在文献Zhang Youan,Ma Guoxin,Wu Huali.A Biased Proportional NavigationGuidance Law with Large Impact Angle Constraint and The Time-To-GoEstimation.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part G-Journal of Aerospace Engineering,2014，228(10):1725-1734中通过引入一个自收敛的角α，构造了一类带攻击角度(Impact Angle)约束的、便于求出剩余时间估计的偏置比例导引律，首先，在小前置角假设下，通过将该偏置比例导引律作用下的系统非齐次微分方程处理为齐次微分方程，求出了适用于前置角较小/攻击角度较小情况下的剩余时间估计公式；对于大前置角的情况，采用将剩余时间区间适当分段的思路，首先将剩余时间解算中的相关变量均表示为角α的函数，然后以角α的变化量作为迭代步长，采用几何方法保守地确定出该迭代步长的取值，以保证每段区间内前置角的增量为小角度，最后通过分段迭代求解，得到了一种适用于大前置角/任意撞击角度约束的剩余时间估计算法。但这种方法的计算过程比较复杂。文献Zhao Yao,Sheng Yongzhi,Liu Xiangdong.Trajectory reshapingbased guidance with impact time and angle constraints.Chinese Journal ofAeronautics,2016,29(4):984-994中，通过轨迹成型的方法来实现同时对攻击时间和攻击角度的控制，但该方法仍然不可避免地需要通过复杂的计算过程实时地计算出待飞轨迹的长度，而且该计算方法默认地假设了弹道倾角为小角度，但实际的弹道倾角可能为大角度，这时采用这种方法的估计误差将会比较大。文献Ronny Tsalik,and Tal Shima.InscribedAngle Guidance.Journal of guidance,control,and dynamics,2015,38(1):30-40.中，根据“当导弹从初始点沿着圆弧轨迹向固定目标点运动时，导弹的当前位置与导弹初始点和固定目标点所形成的圆周角(inscribed angle)为常值”的原理，提出了一种新的三点轨迹成型制导概念。这种方法可以产生任意方向的攻击角度。该轨迹成型制导概念可以看成是对经典的三点视线(line-of-sight)制导概念的推广。但是该方法没有考虑对攻击时间的控制。为了克服现有方法的缺点与不足，本方法将Ronny Tsalik等人提出的圆周角制导方法推广到可以同时对攻击角度和攻击时间进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于轨迹规划的攻击角度与攻击时间控制方法，解决了目前大前置角情况下基于比例导引律/带角度控制比例导引律等导引律的剩余时间估计计算过程复杂的问题。

本发明方法如下：