拦截高速目标的全向真比例制导律研究

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1、2016年6月第42卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2016V01．42NO．6http：／／bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0377拦截高速目标的全向真比例制导律研究白国玉1’2一，沈怀荣1，李辕1，闫梁3(1．装备学院航天装备系，北京101416；2．酒泉卫星发射中心，酒泉732750；3．北京跟踪与通信技术研究所，北京100094)摘要：针对高速目标拦截问题，提出了能自动选择拦

2、截模式并调整拦截弹速度，兼具顺、逆轨拦截能力的全向真比例制导律(OTPN)，该制导律可以满足对高速目标实施全向拦截制导的需求。本文在高速目标的比例拦截制导研究中，发现存在2个满足成功条件且比例关系符号相反的制导终点，分别对应顺、逆轨拦截模式；在制导律的设计中综合控制加速度限制因素，通过制导比例关系的正负变换放宽了初始拦截约束条件。数值仿真结果验证了OTPN的正确性和有效性，与其他制导方案的拦截仿真比较表明：同等拦截条件下OTPN的捕获范围、拦截时间和总控制量需求等参数均优于经典比例和负比例制导律；通过捕获能力仿真，研究了控制加速度上限和比例系数取值对OTPN拦截捕获能力的影响。关键词：高速；

3、目标；拦截；制导律；全向；变速中图分类号：V448．133；TJ761．7文献标识码：A文章编号：1001．5965(2016)06—1116—10高速目标(目标速度大于拦截弹速度)的拦截制导是制导律设计的新领域和重要挑战，研究表明高速目标拦截只存在逆轨(head-on)和顺轨(head．pursuit)2种拦截模式¨。。Lin等¨。设计了拦截高速目标的改良比例制导律(PN)；李超勇等。31研究了应用微分几何制导律拦截高速目标的初始捕获必要条件和奇异条件；熊俊辉等H1设计了模糊变系数的变结构制导律，通过降低制导初期的需用过载解决迎击拦截高速目标的问题；Prasanna和Ghose¨。的研究发

4、现将比例制导中比例系数设置为负值可实现对目标的顺轨拦截，设计了顺轨拦截高速目标的制导律(RPN)；闫梁等‘61综合正负比例制导设计了联合比例制导律，可有效提高对高速目标的捕获能力。PN由于其简单实用得到最广泛的研究和发展，形成了纯比例导引(PPN)和真比例导引(TPN)两大基础类型及其改良变种’7。，前者设定拦截弹控制力垂直于速度方向，拦截弹恒速飞行；而TPN则设定控制力垂直于弹目视线，飞行速度可变；Yang等旧1统一了PN的框架和数学分析方法。拦截弹飞行中控制力来源于气动力或发动机推力，气动控制力垂直于导弹的速度方向，是PPN等比例制导方案的基础设定依据；而对于大气层外和有动力加速行为的拦

5、截弹，控制力主要由推力矢量调整获得，改变速度方向的同时也会带来速度大小的变化∽1。由于拦截弹在实际飞行过程中速度很难保持恒定，以恒速假设为前提的制导率不可避免会由于假设速度与实际速度的偏差而降低制导的精度¨0

6、，影响对其目标有效拦截范围的设定¨1。”。。本文针对高速目标的拦截问题，结合大气层外拦截弹的飞行特点选用TPN的基本设定和思想¨。171作为研究出发点，分析比例制导下顺、逆轨拦截的形成机理和成功条件，将速度前置角的变化引入控制力导引计算，结合正负比例制导的优势提出全向拦截的概念，设计了可拦截高速非收稿日期：20154364)9；录用日期：2015—07-03；网络出版时间：2015-0

7、7．2115：25网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150721．1525．001．html基金项目：国家“863”计划$通讯作者：Tel．：010．66364196E-mail：744491373@qq．con引用格式：白目玉，沈怀荣，李辕，等．拦截高速目标的全向真比例制导律研究fJJ．北京航空航天大学学报，2016，42(6)：1116．1125．BAIGY，SHENHR，LIy，eta1．Omnidirectionaltrueproportionalnavigation：Novelguidancelawforinterception

8、ofhighspeedtargets[JJ．JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(6)：1116—1125(inChinese)．第6期白国玉，等：拦截高速目标的全向真比例制导律研究1117机动目标的全向真比例制导律(OmnidirectionalTrueProportionNavigation，OTPN)。OTPN综合了对