基于预测碰撞点的剩余飞行时间估计方法

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1、2016年8月第42卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2016V01．42No．8http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．CBDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0509基于预测碰撞点的剩余飞行时间估计方法李辕1’2，赵继广3一，白国玉1，闫梁2(1．装备学院研究生院，北京101416；2．北京跟踪与通信技术研究所，北京

2、100094；3．装备学院科研部，北京101416)摘要：分别针对顺轨与逆轨拦截飞行轨迹的特点，设计了相应的剩余飞行时间(TGO)估计方法。该方法通过对弹目碰撞点的预测，降低了发射条件差异对TGO估计精度的影响。首先对线性比例导引运动方程进行变形，得到拦截弹飞行轨迹关于弹目距离的一阶微分方程，基于预测碰撞点，对不同初始发射角造成的积分结果误差进行修正，得出了2种拦截模式下的TGO解析表达式。通过与3种现有估计方法对比分析，验证了提出方法的实时性和估计精度，且能够优化制导性能。关键词：导弹；制导律；

3、剩余飞行时间估计；逆轨拦截；顺轨拦截；比例制导律中图分类号：TJ765；TJ761．7文献标识码：A文章编号：1001-5965(2016)08—1667-08随着比例制导律¨七。不断向最优化和多约束条件方向发展，剩余飞行时间(TGO)作为其关键参数，已经成为了热点研究问题。此外，TGO还是武器战斗部设计"1和拦截失效判断¨1的重要依据，其估计值的精度直接影响制导飞行中的控制力、脱靶量、捕获区域等性能指标。在以往的研究中，通常直接将弹目相对距离与接近速度的比值作为TGO，并将其作为经典方法。但此方

4、法仅在弹道较为平直或处于平行接近状态时，具有一定有效性；如果拦截弹在飞行过程中机动幅度较大，则该方法误差较大。目前对于TGO估计方法的研究，一类是直接解析法：York和Pastrick¨1首先提出了一种基于求解线性二次控制问题的TGO估计方法；Jeon等¨1在线性条件下得出了TGO关于初始弹目距离与框架角的表达式，降低了弯曲追踪轨迹带来的误差；Liu等¨1求得了TGO二次方程得近似解，其中对拦截弹速度变化带来的影响做了补偿；Kim等¨1根据制导律的2个增益常量预测飞行轨迹，得出了基于经典估计方法的

5、补偿系数；马国欣等∽1将偏置比例导引中的构造角作为微分变量，并求解得出了作为指数形式参与的TGO估计多项式；李辕等¨引针对顺轨拦截情况，分别提出了拦截非机动和机动目标的TGO估计方法；刘剑锋和庄志洪¨¨通过导引头一阶微分信息推导出的TGO估计方法与非线性卡尔曼(GHK)滤波算法具有较好匹配性。另一类是迭代递推法：Riggs¨驯通过建立一个简易的拦截弹切向加速度模型以解算平均加速度，从而补偿速度变化对TGO估计的影响；Hull等¨列基于对TGO的粗略估计，随着拦截轨迹的改变，进行递次求近得到的TGO

6、精确值；Dhanan—jay和Ghose[141采用数值内插法递推估计TGO，虽然不需在每一个制导周期进行解算，但具有较大计算量；Tahk等¨纠在TGO的递归计算中，对非零框架角引起的估计误差进行了补偿；常青等¨钊对TGO估计时，将目标在视线方向上的平均加速度进行加权，引入算法降低了Riggs估计法的误差；收稿日期：2015-07—31；录用13期：2015-09-06；网络出版时间：2015-09-1017：53网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．

7、20150910．1753．001．html基金项目：国家“863”计划}通讯作者：Tel．：010-66364196E-mail：zjgbeijing@126．com引用格式：李辕，赵继广，自国玉，等．基于预测碰撞点的剩余飞行时间估计方法ⅣJ．北京航空航天大学学报，2016，42(8)：1667·1674．LIY．ZHAOlG．BAIGY．eta1．Methodoftime—to—goestimationbasedonpredictedcrackpointIJ]．JoumalofBeijingU

8、niversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42f8)：1667—1674finChinese)．1668北京航空航天大学学报张友安和马国欣Ⅲ1在拦截弹框架角变化区间的不同分段内，采用迭代法求解TGO。通过对比可知，直接解析法运算量小，利于在线实时解算，但估计精度略低；迭代递推法虽然有精度优势，但计算过程十分复杂，实时性不强。另外，随着近年来越来越多的顺轨制导律¨盯2叫提出，也需有相应的TGO估计方法，而目前的成果主要针对逆轨拦截模式。因此