[发明专利]基于5D预测补偿的抗卫星定位失效弹道修正系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于5D预测补偿的抗卫星定位失效弹道修正系统及方法。本发明将卫星定位信息转换为弹体的速度高低角、速度方向角、俯仰角、偏航角及轴向摆动角速度，从而利用5自由度刚体弹道模型进行落点预测，预测精度较高且避免增加额外的俯仰和偏航姿态测量传感器，降低了成本；进而以精确的预测落点和目标点的位置偏差量为控制量，实现弹体飞行控制，提高控制精度；同时，针对卫星失效，利用失效前的卫星定位信息以及控制指令信息，利用5自由度刚体弹道模型直接计算弹体在有控飞行下的弹道诸元，作为卫星定位失效时刻的补偿值，参与弹体落点预测，避免了传统算法的误修和反修问题，提高卫星信号短暂失效时的弹道修正控制精度。

技术领域

本发明涉及简易制导弹药修正控制技术领域，具体涉及一种基于5D预测补偿的抗卫星定位失效弹道修正系统及方法。

背景技术

传统基于落点预测的弹道修正控制算法，在卫星定位失效时，无法获取弹体4的位置及速度信息，导致无法确定修正控制指令，弹体4维持上一时刻的指令或者进行自由反旋。维持上一修正指令容易导致弹体4过度修正、反向错误修正，而进行自由反旋则会减弱弹体4的修正能力，因此两种方式都会导致弹道修正控制精度降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于5D预测补偿的抗卫星定位失效弹道修正系统及方法，能够在复杂电磁环境所导致的卫星定位短暂失效情况下，实现鸭式布局高旋弹的精确修正控制。

本发明的基于5D预测补偿的抗卫星定位失效弹道修正系统，包括：偏差求解模块，修正控制模块，执行机构，弹体，弹道测量模块，弹道滤波模块，落点预测模块和抗卫星失效弹道预测补偿模块；

其中，偏差求解模块用于求解目标点位置坐标和预测落点位置坐标之间的位置偏差量；

修正控制模块基于偏差求解模块求解的位置偏差量，根据修正控制算法获得滚转角控制指令γ_C与修正执行周期t_S；

执行机构执行滚转角控制指令γ_C持续t_S时间，控制弹体飞行；

弹道测量模块基于弹载卫星接收机，实时测量弹体的弹道参数，并输入至弹道滤波模块；

弹道滤波模块对输入的弹道参数进行滤波处理；

落点预测模块基于弹道滤波模块输出的滤波处理后的弹道参数，求解弹体的速度高低角、速度方向角、轴向摆动角速度、俯仰角和偏航角；以弹体的弹道参数、以及求解的速度高低角、速度方向角、轴向摆动角速度、俯仰角和偏航角为输入，利用5自由度简化刚体弹道模型，对弹体的弹道落点进行预测，得到预测落点位置坐标；

抗卫星失效弹道预测补偿模块用于当弹道测量模块定位失效时，基于修正控制模块输出的滚转角控制指令γ_C与修正执行周期t_S，以及上一个时刻弹体的弹道参数滤波结果，利用5自由度简化刚体弹道模型，计算弹体执行滚转角控制指令γ_C持续t_S时间后的弹道参数；并将计算出的弹道参数经弹道滤波模块滤波处理后输入至落点预测模块进行落点预测。

较优的，所述弹道滤波模块采用扩展卡尔曼滤波。

较优的，所述落点预测模块基于弹道参数中的弹体在地面坐标系Oxyz(E)下弹体射程O_EX_E、高度O_EY_E及横偏O_EZ_E三个方向的速度信息v_x、v_y、v_z，求解弹体的速度高低角θ_a和速度方向角ψ₂：