[发明专利]一种基于比例导引的空间近距飞越末制导方法

摘要

本发明提供了一种基于比例导引的空间近距飞越末制导方法，其包括步骤为：对空间坐标系定义；末制导律方案设计；比例导引律的实现方法。本发明用比例导引制导律完成空间近距飞越末制导的方法实时性好，易于工程实现；仅利用红外导引头即可获取控制需要的相对测量量，减轻星上载荷负担；算法精度高，可保证末制导过程中主动星始终指向目标，主动星速度矢量的转动角速度与视线的转动角速度成比例，实现对天基目标的快速精准近距飞越。

主权项

1.一种基于比例导引的空间近距飞越末制导方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，对空间坐标系定义；对地心惯性坐标系、牵连惯性坐标系、视线坐标系和主动星本体系进行定义；步骤二，末制导律方案设计；利用比例导引律，设计使主动星速度矢量的转动角速度与视线的转动角速度成比例的空间近距飞越末制导律方案；步骤三，比例导引律的实现；结合惯测组合和红外导引头的联合测量量，设计基于末制导律的轨道控制和姿态控制方案；在主动星上安装被动红外导引头相对测量设备，利用其相对测量信息结合惯测组合的测量信息作为姿轨控制输入，设计开关控制，实现对天基目标的快速精准近距飞越；轨道控制包括：当主动星与目标相对距离充分接近时，导引头进入盲区，此时推力器停控，只要在停控时刻，视线角速度充分接近于0，主动星就可以精确近距飞越目标，因此，在实际轨控制导律方案中，可使轨控推力器产生的加速度有限接近指令加速度，通过控制推力器的开关机时间，由等效冲量原则得到与指令加速度接近的控制效果；导引头测量出现盲区后，主动星将处于无控状态下进行惯性飞行，考虑平面制导问题，有式中为最大允许脱靶量，为盲区最大允许范围，而为进入盲区时的视线角速度；为提高末制导精度，应尽量使最小；首先确定最大允许脱靶量，再根据上式求出进入盲区时保证脱靶量满足要求的最大视线角速度；由上式可知，进入盲区时，并不要求为0，只要其绝对值小于即可满足对脱靶量的要求；考虑推力器的工作特性，选取开关门限，在每个控制周期，当指令加速度大于阈值时，推力器通过控制开关机时间提供与指令加速度接近的等效加速度，当指令加速度小于阈值时，推力器不工作；具体开关指令逻辑的数学描述如下：推力器能够输出的最小冲量为推力器推力上升到最大推力的时关机所形成的冲量，则一个控制周期内推力器可提供的最小等效加速度为：式中T是轨控周期，m是主动星质量，F_max是推力器输出最大推力，是推力器开启响应时间；选取开关门限值为：式中系数和可在仿真时权衡轨控推力器开关机次数和控制精度要求，适当选值。