[发明专利]沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法

说明书

本发明提供一种沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法，包括设计优化变量、构建目标函数、全球扰动引力逼近残差计算以及约束条件的确定几大步骤。该优化策略平衡了网格尺寸与逼近精度的对立关系，且优化过程中样本的生成考虑了不同高度下全球任意位置扰动引力的逼近效果，因此，可用于任意发射任务情况下沿飞行弹道扰动引力重构模型网格尺寸的快速计算。

技术领域

本发明涉及飞行动力学建模技术领域，具体涉及一种针对沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法。

背景技术

不断提升弹道导弹命中精度是我国新一代战略武器发展的必然趋势。地球扰动引力模型的构建是射前准备中的必要环节，其构建速度直接影响导弹发射的快速性。在影响弹道导弹落点精度的制导方法误差中，飞行过程中的扰动引力是除地球扁率以外最主要的误差源之一。因此，建立扰动引力场模型快速重构方法及飞行过程中的高精度扰动引力赋值方法具有重大的军事意义和工程价值。

为解决弹道导弹飞行过程扰动引力快速逼近这一问题，国内学者提出了一种沿飞行弹道的扰动引力重构方法(弹道导弹全程扰动引力快速赋值方法[J]，谢愈等，弹道学报,2011(3):18-23.)，其基本思路可描述为：以一条参考二体弹道为中心构建一组两两相连的八面体网格，并最终组成一条可覆盖整条弹道的“网格管道”，同时基于扰动引力基本计算模型对每个网格的八个节点进行赋值。而后选择一种合适的空间插值函数对“网格管道”内任意点的扰动引力矢量进行快速计算。该方法可用于导弹飞行过程中扰动引力的实时快速赋值。由于模型构建简单，因此可实现沿飞行弹道扰动引力场模型的“射前动态构建”，为新一代弹道导弹实现既定区域内快速机动发射和高命中精度提供技术基础和方法支撑。

对上述沿飞行弹道的扰动引力重构模型而言，网格的尺寸参数对空间扰动引力插值精度、弹道预报精度和效率都有影响。一般来说，网格尺寸越大，预报一条弹道所需要构建的网格数就越少，计算效率就越高；但增大网格尺寸则会使空间扰动引力的插值精度降低，进而影响弹道预报精度。但现有技术中并未提及。

针对目前的不足，设计一种针对沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法，该优化策略平衡了网格尺寸与逼近精度的对立关系，且优化过程中样本的生成考虑了不同高度下全球任意位置扰动引力的逼近效果，因此，可用于任意发射任务情况下沿飞行弹道扰动引力重构模型网格尺寸的快速计算。具体技术方案如下：

一种沿飞行弹道扰动引力重构模型的网格尺寸参数优化方法，包括设计优化变量、构建目标函数、全球扰动引力逼近残差计算以及约束条件的确定；

设计优化变量中优化变量如表达式1)：

X＝[H_i,△r_i,△h_i,△f_i],i＝1,2,…,s  1)；

其中：s表示划分的自由飞行段的高度层数；H_i为当前层高度；△r_i为网格沿地心矢量方向上的尺寸，称为径向长度；△h_i为网格沿二体轨道动量矩方向上的尺寸，称为横向长度；△f_i为网格截得的二体轨道地心角；

根据优化变量构建目标函数中所构建的目标函数为表达式2)：

maxJ＝△r·△h·△l  2)；

其中：J为指标函数，△r和△h为当前高度层下网格的径向尺寸和横向尺寸，△l为网格截得的标准圆轨道弧长，即△l＝r·△f，r为当前高度对应的地心距，△f为当前高度层下网格截得的二体轨道地心角；

全球扰动引力逼近残差计算通过表达式10)进行计算：