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申请/专利权人:东南大学
摘要:本发明公开了容许速度衰减的三维多导弹协同比例导引律设计方法,涉及制导技术领域,其技术方案要点是:包括:在三维空间中建立导弹与静态目标相对位置关系的运动学模型;导弹依比例导引法制导,得到在容许速度衰减下导航比与预计命中时间的关系模型;弹群利用弹间信息传输,调整公共的命中时间;导弹根据所确定的公共命中时间,通过调整导航比在指定时间命中目标。本发明通过导弹间交互自身与目标的预计命中时间,适时调整比例导引的导航比,以实现在指定时间命中目标,同时能够保证真实命中时间与预计命中时间的误差在有限时间内收敛至零。
主权项:1.容许速度衰减的三维多导弹协同比例导引律设计方法,其特征是:包括以下步骤:S1、对于指定时间攻击静态目标,在三维空间中建立各导弹与目标相对位置关系的运动学模型;S2、基于比例导引方法,估计在容许速度衰减的情况下各导弹的预计命中时间与导航比的关系式,并根据当前导航比计算在速度衰减时的预计命中时间;S3、弹群通过信息广播各自预计命中时间以确定公共命中时间;S4、各导弹根据公共命中时间调整比例导引的导航比,使得导弹在速度衰减的情况下,在指定时间命中目标;S5、重复步骤S2至步骤S4,直至弹群命中目标;步骤S1的具体方法为:1以导弹初始位置为原点O,正东方向为y轴,铅垂向上为z轴所建立的右手惯性坐标系下,步骤S1中导弹与目标相对位置关系的运动学模型具体为: 其中,R表示弹目距离,V为导弹加速度大小,θM和φM表示在视线坐标系下的速度前置角和速度倾角;az与ay为导弹速度坐标系下的加速度;θL和φL为在惯性系下弹目视线的俯仰角和偏航角;当速度在有衰减的情况下,假设其满足如下微分方程: 其中,μ>0为衰减因子,V0>0为速度初值;经求解,速度满足如下等式: 步骤S2中导弹的预计命中时间与导航比的关系式的导出方法为:A、三维空间比例导引法满足如下等式: 其中,aN表示基于比例导引的法向加速度矢量,N表示导航比,表示弹目视线角速度矢量,V表示导弹速度矢量;将aN分解在速度坐标系下,则有: 其中,和表示弹目视线角速度在视线坐标系下的分量,具体表达式为: B、定义速度前置角σ,满足cosσ=cosθMcosφM,根据步骤S1和步骤A所得公式,速度前置角关于时间的导数表达式为: 则弹目距离随速度前置角变化的表达式为: 求解微分方程可得: 其中,R0表示弹目距离初值,σ0∈-π2,-π2表示速度前置角初值,且R随σ单调递增;根据导弹与目标相对位置关系的运动学模型,则有: 则导弹的运动轨迹长度可表示为: 其中,oσ3表示σ3的高阶无穷小;利用步骤1中有关速度V的表达式,则有: 经求解可得初始时刻的预计命中时间tgo为: 步骤S3中公共的命中时间tf通过下式求解:tf=t+min{t1,t2}, 其中,Index表示导弹编号指标集,上标k表示导弹的编号,表示编号k导弹的最低容许速度;步骤S4中使得导弹可在指定时间命中目标的导航比通过以下式求解:定义命中时间误差的估计值e为: 其中,Ns为导航比初值;对误差式e求导可得: 在速度前置角较小的情况下,上式等价于: 为使得命中时间误差收敛至0,定义导引律的导航比N为: 其中,常数k1>0,k2>0,0<α<1;则:
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