[发明专利]一种远程火箭初始定位定向误差影响分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及远程火箭初始定位定向误差影响分析方法。

背景技术

远程火箭发射前需要进行惯性导航系统的调平和对准，为其在惯性空间中提供参考基准。由于地球表面及其内部结构都极为复杂，因此地球并非一个匀质参考椭球体，这样由标准椭球建立的发射惯性系和以惯性平台定出的平台坐标系之间的坐标轴指向不相同，于是就引起了初始定向误差。另外，机动发射的弹道导弹还存在初始定位误差。据资料表明：对于8000km射程时的弹道导弹，机动发射时初始定位定向误差造成的落点偏差可达到千米量级。因此，开展初始定位定向误差的研究对于分析和提高弹道导弹的命中精度具有十分重要的意义。

虽然可以通过数值计算给出初始定位定向误差引起的关机点速度、位置误差和落点纵向偏差和横向偏差，但数值解计算效率低，不便对初始定位定向误差的传播机理进行理论分析，且现有的方法未考虑视加速度耦合的影响，估计精度不高，不能满足现有技术指标要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有初始定位定向误差引起的关机点位置偏差、速度偏差以及落点纵向偏差和横向偏差的计算效率低、无法充分分析出初始定位定向误差引起导航误差的传播机理以及未考虑视加速度耦合的影响而导致估计精度不高的问题，而提出一种远程火箭初始定位定向误差影响分析方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、建立考虑视加速度耦合时导航摄动方程；

步骤二：根据步骤一得出的考虑视加速度耦合时导航摄动方程，求解引力加速度对位置的偏导数矩阵、视加速度投影偏差、视加速度耦合偏差、初始速度误差、初始位置误差；

步骤三、根据步骤一得出的考虑视加速度耦合时导航摄动方程和步骤二中得出的引力加速度对位置的偏导数矩阵、视加速度投影偏差、视加速度耦合偏差、初始速度误差、初始位置误差，得到考虑视加速度耦合时远程火箭初始定位定向误差引起关机点位置偏差、速度偏差的近似解析解以及落点纵向偏差、横向偏差的近似解析解。

发明效果

本发明在发射惯性系中以小扰动假设建立了考虑视加速度耦合时导航摄动方程，得到了初始定位定向误差的解析传播模型，分析了初始定位定向误差的传播机理。

为便于计算效率的比较，仿真采用的计算机配置为：CPU为i3-2100，主频为3.1GHz，内存3GB。仿真结果表明：数值解耗时15.34s，利用导航摄动方程求解出的近似解析解耗时0.16s。因此，近似解析解可以显著提高初始定位定向误差引起的关机点速度偏差和位置偏差以及落点纵向偏差和横向偏差的计算效率。

通过传播矩阵不仅可以得出初始定位定向误差引起的关机点位置偏差、速度偏差以及落点纵向偏差和横向偏差的影响量级，还可以更充分地分析出初始定位定向误差的传播机理。

从图3a、图3b、图4a、图4b、图5a和图5b中看出，利用本发明提出的关机点速度偏差和位置偏差近似解析解公式和初始定位定向误差引起落点纵向偏差ΔL和横向偏差ΔZ的近似解析解公式得出的结果能够与数值解(弹道求差法)吻合的很好，其产生的关机点速度偏差和位置偏差如表1所示，利用近似解析解得到的关机点速度偏差与数值解相差0.006m/s，相对误差为0.67％，现有技术相对误差为10％，精度提高了9.33％；得到的关机点位置偏差与数值解相差0.160m，相对误差为0.10％，现有技术相对误差为1％，精度提高了0.90％。

这表明，采用本发明所提出的初始定位定向误差传播模型相比于数值解不仅可以提高计算效率，而且能够分析出初始定位定向误差的传播规律。

表2得出了远程火箭落点偏差的估计误差相关信息。可以看出，通过数值解计算出初始定位定向误差产生的落点纵向偏差和横向偏差分别为-1335.0m和-335.2m，利用传播矩阵M_P求解出的纵向偏差和横向偏差分别为-1332.2m和-335.4m，距离相差2.81m，相对误差为0.20％，现有技术相对误差为12％，精度提高了11.8％。

这表明对于射程接近8000km的远程火箭，本文所提出的初始定位定向误差传播模型得出的落点纵向偏差和横向偏差与数值解相比较，相对误差较小，精度较高。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为具体实施方式二中发射惯性系与平台坐标系关系示意图；

图3a为实施例中初始定位定向误差产生的主动段x方向位置偏差图，横坐标为主动段飞行时间，单位为秒，纵坐标为x轴方向位置偏差，单位为米；