技术摘要：
本发明公开一种攻击时间控制的制导方法。包括以下步骤：考虑导弹和目标运动的三维空间，建立导弹和目标的数学模型。获得导弹弹道倾角和弹道偏角动态方程，获得弹目距离、导弹视线角和导弹视线偏角的动态方程。在此基础上，建立导弹攻击时间误差的动态方程。然后，将导 全部
背景技术：
随着反导技术的快速发展，依靠传统作战策略发起的导弹攻击越来越难以突破敌 方的防御系统，单枚导弹的战场生存能力也大大降低。针对这种问题，有专家提出可以利用 多枚导弹协同配合，实现对目标的饱和打击。这种方法可以对敌方反导系统形成有效制约， 使其难以顾及多枚导弹的攻击。实现饱和打击的一个关键问题是如何控制多枚导弹按照指 定的时间对目标发起攻击，以完成作战任务。因此，研究一种可以按照作战时间要求攻击目 标的制导律具有重大战略意义。 目前，考虑攻击时间约束的制导律设计方面已经有一些研究成果，但这些工作大 都将导弹的运动限制在一个平面内，适用于三维空间的时间控制制导律还有待研究。为了 克服现有方法的不足，本发明基于导弹三维空间的运动学模型，建立了攻击时间的误差方 程，采取俯仰通道和偏航通道制导律分开设计的策略，设计了导弹三维空间中攻击时间控 制的制导方法。
技术实现要素：
本发明解决的问题是：在三维作战空间中，由于待攻击的目标具有某些反导手段， 作战策略要求导弹能按照既定的时间对目标进行精确打击，以提升导弹的战场生存能力和 突防打击能力。为了实现带有攻击时间控制的精确制导，本发明提供一种攻击时间控制的 制导方法，基于导弹的运动学模型建立攻击时间的误差方程；而后采用俯仰通道和偏航通 道制导律分开设计的策略：俯仰通道设计了增广比例导引律；在偏航通道制导律设计中引 入攻击时间的误差，构造控制项以消除攻击时间误差，最终保证导弹按指定时间完成精确 打击任务。 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为： 一种攻击时间控制的制导方法，包括以下步骤： S1：建立三维空间内描述导弹运动以及弹目(导弹与目标)相对运动的数学模型， 具体为： 地面惯性坐标系oxyz中导弹质心运动学方程： 其中，xM、yM和zM分别为导弹位置矢量在地面惯性坐标系ox、oy和oz轴上的分量。VM 为导弹飞行速度，θ和ψ分别为弹道倾角和弹道偏角。弹道倾角和弹道偏角的动态方程可表 示为： 5 CN 111551080 A 说 明 书 2/8 页 其中，a y、az分别为导弹的俯仰、偏航加速度，为制导系统控制量。 导弹与目标之间的相对运动可以用如下方程描述： 其中R为弹目相对距离，q1和q2分别为弹目视线倾角和视线偏角，以上三项可以通 过以下方程获得： 对式(4)求导得到： S2：建立导弹攻击时间的误差方程，具体为： 针对式(3)，导弹的剩余命中时间采用下式预测： 则攻击时间误差定义为： 式中，Td为期望的攻击时间，t为当前时间。 当et＝0时，则有R/Vm＝Td-t，若t＝Td时有R＝0，意味着导弹能够按照预期时间命 中目标。 对式(7)求导，并结合式(3)得： 6 CN 111551080 A 说 明 书 3/8 页 S3：设计俯仰通道制导律： 在俯仰通道采用增广比例导引律： 式中，k1>1为正实数。 S4：设计偏航通道制导律： 对式(8)求导，并考虑式(2)，得到攻击时间误差et的二阶导数： 因此，可以将攻击时间的控制视作以az为控制量，关于et的二阶系统式(10)。引进 辅助变量ζ，定义z1＝et， 则可以建立以下的动态方程： 其中 因此，偏航加速度满足如下方程： 综上所述，可以通过间接地设计辅助变量u和ζ来实现et的收敛，进而实现最终的 攻击时间控制。 分别设计u和ζ为： 其中k2,k3,k4>0，0<α1,α2<1，τ>0，β>1。 将式(15)代入式(12)可得： 选取Lyapunov函数 对V1求导可得： 由式(17)可知，z2将在固定时间内收敛至0。随之，根据式(14)，式(11)中z1的动态 方程变为： 7 CN 111551080 A 说 明 书 4/8 页 Lyapunov函数V2选择为 鉴于τz1tanh(z1)>0，其一阶时间导数满足以下 关系： 则有 由此可知z1将在有限时间内收敛至原点，因此，可以保 证导弹在三维空间下对目标的给定时间命中。 综上所述，本方法通过设计俯仰加速度和偏航加速度来实现导弹在三维空间下对 目标的指定时间打击，其中俯仰加速度采用比例导引来完成弹道倾角的控制，偏航加速度 通过建立关于攻击时间误差的反馈项，调整弹道轨迹来实现对目标打击的时间控制。有必 要注意的是，当ψ＝0时，偏航加速度az根据式(13)可能出现奇异，为了克服该问题，可当ψ< 0.001°时，，az可以采用下式代替： 其中ε为小正实数，一般选为0.01。 本发明的有益效果： (1)本发明对攻击时间误差进行建模，物理意义明确，思路清晰，便于实际应用。 (2)本发明采取俯仰通道和偏航通道分开设计的策略，将攻击时间误差项引入偏 航通道制导律的设计，消除攻击时间误差，制导系统结构简单，适用性强。 附图说明 图1为本发明的三维空间攻击时间控制制导方法示意图 图2为本发明的三维空间攻击时间控制制导算法流程图 图3为三维空间下Td＝40s的导弹空间运动轨迹 图4为Td＝40s的弹目距离曲线 图5为Td＝40s的攻击时间误差曲线 图6为Td＝40s的弹道倾角曲线 图7为Td＝40s的弹道偏角曲线 图8为Td＝40s的俯仰通道控制量 图9为Td＝40s的偏航通道控制量 图10为三维空间下多导弹齐射攻击的空间运动轨迹 图11为齐射攻击弹目距离曲线 图12为齐射攻击时间误差曲线 图13为齐射攻击弹道倾角曲线 图14为齐射攻击弹道偏角曲线 8 CN 111551080 A 说 明 书 5/8 页 图15为齐射攻击俯仰通道控制量 图16为齐射攻击偏航通道控制量
