[发明专利]考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法

说明书

本发明提供一种考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法，包括以下步骤：第一步、沿弹道扰动引力重构模型离线构建；第二步、在弹上每一个制导周期内，基于二体动力学模型计算需要速度v_R；第三步、以弹上实时预测的关机点状态为输入条件，采用考虑地球非球型引力摄动的弹道偏差解析预报模型快速计算弹道终端状态偏差△X_c；第四步、根据弹道终端状态偏差△X_c解析计算需要速度修正量△v_R；第五步、求解考虑地球非球型引力摄动的控制量U。本发明基于弹道导弹自由段弹道偏差解析预报模型，提出了一种全新的闭路制导在线补偿方法，为进一步提升我国战略导弹制导方法的精度提供方法支撑。

技术领域

本发明涉及飞行动力学技术领域，具体涉及一种考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法。

背景技术

弹上制导系统的性能是影响战略导弹作战效能的关键因素。不断提升导弹制导系统的精度、对弹道偏差的适应性是应对当前战略导弹快速机动发射及高精度命中需求的根本途径。闭路制导是根据目标数据和导弹的实时运动参数，按控制泛函(如射程偏差、需要速度或轨道运行周期等)的函数表达式进行实时计算的制导方法。该方法具有较高的适应性和鲁棒性，已成为当前战略导弹制导方法的首要选择。但闭路制导算法通常比较复杂，因此在进行制导指令的计算时很难顾及地球高阶非球型引力的影响，而基于弹道诸元修正的补偿思路对大范围弹道偏差的适应性较差，而且会增加战略导弹的发射准备时间，进而降低其射前生存能力。

针对当前存在的问题的不足，设计一种考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法，本发明基于弹道导弹自由段弹道偏差解析预报模型，提出了一种全新的闭路制导在线补偿方法，为进一步提升我国战略导弹制导方法的精度提供方法支撑。具体技术方案如下：

一种考虑任意阶地球非球型引力摄动的闭路制导在线补偿方法，包括以下步骤：

第一步、沿弹道扰动引力重构模型离线构建；第二步、在弹上每一个制导周期内，基于二体动力学模型计算需要速度v_R；第三步、以弹上实时预测的关机点状态为输入条件，采用考虑地球非球型引力摄动的弹道偏差解析预报模型快速计算弹道终端状态偏差△X_c；第四步、根据弹道终端状态偏差△X_c解析计算需要速度修正量△v_R；第五步、求解考虑地球非球型引力摄动的控制量U。

以上技术方案中优选的，沿弹道扰动引力重构模型离线构建具体是：根据导弹飞行任务设计一条标准弹道，以标准弹道关机点参数为基准，在导弹发射前构建扰动引力重构模型，并将每个网格节点的位置坐标矢量及扰动引力矢量信息存储在弹上。

以上技术方案中优选的，基于弹上导航系统解算出的导弹当前位置矢量r₀、目标点位置矢量r_F、导弹总飞行时间t_total及当前时刻t，采用Lambert算法计算当前点处的需要速度v_R，其中导弹总飞行时间为提前设计的固定值，Lambert问题求解时输入的时间项为导弹总飞行时间减去当前时刻，即t_total-t；Lambert问题求解时，需要速度和飞行时间采用表达式1)和表达式2)进行计算：

以上技术方案中优选的，地球非球型引力引起的弹道终端偏差△X_c采用表达式3)进行计算：

以上技术方案中优选的，地球J₂项引力引起的弹道偏差△X_J2的计算方法包括J₂项引力矢量的分解以及自由段弹道偏差解析预报模型推导；