[发明专利]一种基于零控拦截流型的飞行器制导方法及装置

说明书

本发明提供一种基于零控拦截流型的飞行器制导方法及装置，包括：确定飞行器与目标之间的运动学模型；运动学模型包括：飞行器与目标之间的相对运动学方程、飞行器的运动学方程和目标的运动学方程；结合运动学模型基于零控拦截流型约束条件预测飞行器的理想飞行速度倾角，并结合实际飞行速度倾角和理想飞行速度倾角确定制导误差；基于制导误差构造李雅普诺夫函数，利用李雅普诺夫稳定性理论求出飞行器的制导指令；所述制导指令为飞行器飞行过程中的机动过载值，所述飞行器的制导目的为控制和导引飞行器接近目标。本发明降低飞行器对机动过载的需求，优化飞行器飞行轨迹，实现对目标的精准拦截。

技术领域

本发明属于飞行器制导领域，更具体地，涉及一种基于零控拦截流型的飞行器制导方法及装置。

背景技术

制导算法是控制飞行器运动轨迹或拦截目标飞行器的关键技术，采用合适的导引方法可以优化飞行器运动轨迹、提高拦截目标的精度。

在对飞行器进行制导时，利用预测信息可以显著提升制导精度。现有技术通过假设目标飞行器(后面简称为目标)机动方式，并给定我方飞行器(后面简称为飞行器)采用的制导方式，得到预测命中点，然后将预测命中点视为虚拟目标，再利用相应的制导方式对目标飞行器进行拦截，降低了我方飞行器对过载的需求。但是，这种方法对剩余飞行时间的估计误差较大，原因在于预测命中点对应的剩余飞行时间和我方飞行器对虚拟目标进行拦截的时间二者差别较大。假设目标做匀速直线运动或匀加速度直线运动，通过碰撞三角形约束条件，得到理想的飞行器速度倾角，利用输出反馈极点配置方法或利亚普诺夫方法对实际的飞行器倾角进行控制，使得实际的飞行器偏角趋向理想的倾角，实现我方飞行器对目标的拦截。

现有技术应用最优控制理论设计了最优控制预测制导律。其中，一种技术假设目标做匀速运动，通过近似计算剩余飞行时间后，得到制导的终端约束条件；另一种技术则是根据零控拦截流型的概念计算出制导的终端约束条件。

综上所述，现有技术在估计剩余飞行时间时存在较大误差，往往是通过相对距离除以接近速度估计剩余飞行时间，即使目标实际机动方式与假设机动方式一致，预测的命中点、理想速度倾角还是制导终端约束都会存在较大的预测误差，从而会降低制导精度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于零控拦截流型的飞行器制导方法及装置，旨在解决现有飞行器制导精度低的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于零控拦截流型的飞行器制导方法，包括如下步骤：

确定飞行器与目标之间的运动学模型；所述运动学模型包括：飞行器与目标之间的相对运动学方程、飞行器的运动学方程和目标的运动学方程；

其中，飞行器的运动学方程包括：表示飞行器位置、速度、加速度和角速度之间的关系的方程；目标的运动学方程包括：表示目标飞行器位置、速度、加速度和角速度之间的关系的方程；

结合所述运动学模型基于零控拦截流型约束条件预测飞行器的理想飞行速度倾角，并结合实际飞行速度倾角和理想飞行速度倾角确定制导误差；

基于所述制导误差构造李雅普诺夫函数，利用李雅普诺夫稳定性理论求出飞行器的制导指令；所述制导指令为飞行器飞行过程中的机动过载值，所述飞行器的制导目的为飞行到目标所在位置。

在一个可选的示例中，所述运动学模型包括如下方程：

R_TM1＝R_T1-R_M1

R_TM2＝R_T2-R_M2

V_TM1＝V_T1-V_M1

V_TM2＝V_T2-V_M2