[发明专利]一种基于迂回式飞行的垂直攻击制导方法有效

专利信息
申请号: 202010212599.0 申请日: 2020-03-24
公开(公告)号: CN111336871B 公开(公告)日: 2021-04-02
发明(设计)人: 孔馨婉;张成;常江;闫智强 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: F42B15/01 分类号: F42B15/01
代理公司: 北京理工大学专利中心 11120 代理人: 代丽;郭德忠
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 迂回 飞行 垂直 攻击 制导 方法
【说明书】:

发明提供了一种基于迂回式飞行的垂直攻击制导方法,有利于降低制导弹药末制导阶段对过载能力的要求,能够绕过障碍物和防空火力,并起到战术欺骗的作用。运用落点预测技术,设置升弧段虚拟目标点,将制导弹药的机动压力分担到弹道的前段和中段;然后结合降弧段虚拟目标点,将落角约束的比例导引律的终点抬升到实际目标点的正上方,使得制导弹药能够继续完成垂直攻击任务,并留出了一定的末制导余量。一方面降低了末制导段的机动压力,更有利于提高末制导精度,提高了工程上的可靠性,另一方面可以有效降低在实际战场应用时发射点和目标点的落差对制导方案的影响,有利于提高方案的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及于弹药制导控制技术领域,具体涉及一种基于迂回式飞行的垂直攻击制导方法,其使用范围不限于制导火箭弹,也可用于制导炮弹、制导航弹以及导弹等。

背景技术

随着现代战场的雷达探测技术和防御体系的逐渐发展,作战任务对制导弹药的突防能力和在战场上的生存能力提出了更高的要求。以战斧巡航导弹为例,该系列导弹在陆地上空迂回飞行,绕过障碍物和防空火力,甚至进一步地利用障碍物遮蔽对方探测自身的雷达等设备,能够从最佳方向突入并攻击目标。与此同时,采用迂回式飞行,也有利于迷惑敌人对己方战术意图的预判,起到战术欺骗的作用。

与此同时,对于某些战斗部而言,落角是决定其战斗部威力的重大因素之一。以杀伤爆破战斗部为例,由于战斗部的破片飞散方向主要是集中在弹轴的法向平面附近,落角较小时战斗部破片大部分飞向近距地面和天空,战斗部威力的发挥受到很大影响。再以侵彻战斗部为例,大的落角有利于战斗部的侵彻作用。在小落角情况下,侵彻战斗部很容易在硬点目标表面滑移造成滑脱,以致于无法侵入目标体,攻击效能完全丧失。

带落角约束的制导律等相关研究领域也一直在开展,论文《带碰撞角约束的最优多项式制导律》(赵曜,杨书波,莫锦鹤,etal.带碰撞角约束的最优多项式制导律[J].北京理工大学学报,2018,v.38;No.280(06):91-94+100.)针对空对地导弹对地面静止目标的打击问题,设计了多项式制导律,满足了脱靶量和碰撞角约束,并给出了制导系统状态的解析解。但是其设计的最优多项式弹道在弹道末端需要较大的机动能力,在实际工程应用中一旦由于扰动出现机动能力饱和的情况,则会导致最终的脱靶量较大,并且其只能在弹道末端的小范围内迂回飞行,很大程度上并不能起到战术欺诈的作用。论文《带落角约束有限时间收敛滑模制导律》 (李鹏程.带落角约束有限时间收敛滑模制导律[J].现代防御技术,2017(06):70-77+162.)根据有限时间收敛定理,改进设计了带落角约束的有限时间收敛滑模导引律,证明了所提出的导引律在有限时间内,制导系统状态收敛至滑模面,同时弹目视线角速率收敛至零而且弹道角满足终端落角要求。但在实际制导控制系统中,由于滑模变结构控制在本质上不连续开关特性,将会引起系统的抖动。抖振现象会影响控制系统的稳定性,导致导弹命中精度的降低。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种基于迂回式飞行的垂直攻击制导方法,有利于降低制导弹药末制导阶段对过载能力的要求,能够绕过障碍物和防空火力,并起到战术欺骗的作用。

本发明是通过以下技术方案来实现的:

在从制导弹药发动机停止工作到弹道顶点的阶段,以升弧段虚拟目标点为预测落点,采用零效脱靶量控制策略调整弹道;其中,升弧段虚拟目标点设置在任务目标点后方距离任务目标点0.1到1倍射程处;所述零效脱靶量为无控飞行落点与升弧段虚拟目标点的水平坐标差值;

在从弹道顶点到降弧段虚拟目标点的阶段,使用带落角约束的比例导引律将制导弹药导引向降弧段虚拟目标点,其约束落角选定在使得弹体飞到降弧段虚拟目标点时形成垂直弹道;当飞行高度满足所设定的门限高度后,进入末制导阶段;其中,降弧段虚拟目标点设置在任务目标点的铅垂上方,两者的水平投影重合。

其中,所述门限高度为降弧段虚拟目标点的海拔高度与为避免比例导引指令发散所留出距离之和。

其中,所述降弧段虚拟目标点的海拔高度可选范围在全弹道高的0.1~0.3倍。

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