[发明专利]一种基于圆的渐开线的攻击角度约束制导方法

说明书

本发明公开了一种基于圆的渐开线的攻击角度约束制导策略，包括以下步骤：建立导弹在二维平面内拦截静止目标的数学模型；基于圆的渐开线设计制导策略，将制导过程分为两个阶段，第一阶段设计基于圆的渐开线的几何制导律，使导弹在渐开线终点处满足攻击角度约束，第二阶段应用比例制导律以实现对目标的精确打击；根据导弹和目标的初始条件求解渐开线的几何参数，并对求得的参数进行检验，保留有效参数；基于期望攻击角度偏差确定所述两阶段制导律的切换策略。本发明采用几何方法设计，可以直接得到制导参数的解析形式，不需要对模型进行线性化，提高了制导系统的适用性。

技术领域

本发明属于导弹制导系统设计领域，具体来说，涉及一种基于圆的渐开线的攻击角度约束制导方法。

背景技术

目前，针对以零脱靶量为飞行约束的制导律设计相对简单，设计方法成熟，并且已经广泛应用。然而，随着目标的防御能力的大幅提升，单纯地考虑零脱靶量约束的制导方法已经不能满足需求。比如多数现代坦克的正面采用了复合装甲，从正面难以穿透，此时，垂直向下命中其薄弱的顶部装甲将会大大提高杀伤效果。这类应用场景对制导律设计提出了新的要求，即需要设计一种具有攻击角度约束的制导方法。

近年来，具有攻击角度约束的制导律是国内外的研究热点，相关研究方法包括但不限于：基于二次型最优控制理论的角度约束制导律、基于修正比例导引的角度约束制导律、以及利用滑模控制的非线性角度约束制导律等。然而，这些现有的方法通常需要复杂的设计过程，或者需要将导弹和目标的数学模型进行线性化，或者需要较多的制导测量信息，这都给制导律设计及工程应用带来了一定的保守性。因此，利用几何方法来设计攻击角度约束制导律受到越来越多的关注，利用曲线自身的曲率变化规律，可以使得沿此曲线飞行的导弹满足攻击角度约束。

显然，设计一种基于几何方法的攻击角度约束制导策略，在克服已有保守性的同时，简化设计方法，提高制导系统适用性，显得十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：随着目标的防御能力的大幅提升，同时为了提高导弹的杀伤效果，如何使导弹以某一特定角度攻击目标。基于此，本发明设计了一种基于圆的渐开线的攻击角度约束制导方法，将制导过程分为两个阶段，根据导弹和目标的初始关系计算得到制导参数的解析解，从而实现攻击角度的约束。与现有方法相比，本发明采用的几何方法在克服已有保守性、提高制导系统适用性的同时，简化了设计方法，且不需要对模型进行线性化。

本发明的一种基于圆的渐开线的攻击角度约束制导方法，包括如下步骤：

S1：考虑导弹和静止目标所在的二维平面为攻击平面，建立导弹在攻击平面内拦截静止目标的数学模型；

S2：基于圆的渐开线设计攻击角度约束制导策略，将制导过程分为两个阶段：针对第一阶段，设计基于圆的渐开线的几何制导律A_M1；针对第二阶段，应用比例制导律A_M2，

其中，针对第一阶段设计的基于圆的渐开线的几何制导律A_M1为：

其中，V_M为导弹的飞行速度；a为待求解的参数，且为渐开线的基圆半径；β为期望的终端攻击角度，即期望攻击速度方向与水平线的夹角；γ为导弹的弹道倾角；为导弹所在位置对应的渐开线参数，且为攻击角度偏差，即

针对第二阶段应用的比例制导律A_M2为：

其中，N是导航比；λ为导弹的视线角，为导弹的视线角的导数；

S3：根据导弹和目标的初始条件求解渐开线的几何参数，包括渐开线的基圆半径a和基圆圆心参数b；

S4：基于期望攻击角度偏差确定所述两阶段制导律的切换策略：