适用于攻击机动目标的制导律实现与仿真

　　0　引言

　　在现代战争中,目标的速度和机动能力都得到了很大提高,对付超音速和高超音速的高机动目标需要导弹采用合适的制导律,若制导律选择不合适,将严重影响导弹的制导精度和捕获概率[1]。当攻击正弦机动目标时,要想提高导弹对付机动目标的能力,并符合导弹的实际过载,导弹应采用先进制导律。先进制导律的优点主要是对目标机动和弹体动力学滞后进行预测性补偿,最优制导律就考虑了目标机动和弹体动力学滞后,它可以使导弹在较短的末制导时间内,获得很小的脱靶量,同时对机动过载的需求也满足导弹的实际过载能力。如果预知目标的机动形式是蛇形机动,可以采用特殊的蛇形机动补偿制导律,以获得更高的制导精度。

　　1　制导律的实现方法

　　研究制导律时,最重要的是研究它在导弹上如何实时实现,主要包括它所需要的状态变量参数能否被准确地测量和估计。下面主要分析比例导引、最优制导律和蛇形机动补偿制导律的具体实现方法。

　　1.1　比例导引

　　比例导引制导律的制导指令[2]为

其中:N为比例导引系数;Vc为弹目接近速度;λ·为弹目视线角速度。在线性化的导弹-目标遭遇几何模型上,弹目接近速度是一个常值,弹目视线角速度可由导引头直接测量。

　　1.2　最优制导律

　　为了获得导弹的加速度指令,需要知道视线角速度λ·、导弹的加速度aM、目标的加速度aT、有效导航比N、剩余飞行时间tgo等信息。其中,视线角速度的测量是比较成熟的,导弹加速度可由弹上的加速度计测得,因此,最关键的是估计目标加速度信息,它不仅是最优制导律的一个重要状态量,还直接影响剩余飞行时间的估计。

　　1.3　蛇形机动补偿制导律

　　蛇形机动补偿制导律的制导指令[2]为

　　其中:ω为目标机动频率;¨yT为目标加速度;y…T为目标机动形式,T为制导系统时间常数,其他符号含义同上。由上式可知,为获得导弹的指令加速度,需要测量视线角速度和导弹的加速度,估计目标的机动频率ω、机动形式y…T、剩余飞行时间tgo。

　　2　目标状态估计器设计和仿真

　　目标状态估计器是主动寻的制导系统中非常重要的一个组成部分。主动雷达导引头无法直接提供目标运动的所有参数,而且现有测量装置提供的测量值含有较大的噪声,不能直接用于高精度制导律的计算中,因此目标状态估计器为导弹以高精度攻击大机动目标提供了必要条件。它通过处理导弹与目标相对运动的测量信息来提供目标的位置、速度和加速度等估计值。目前,卡尔曼滤波器[4]在目标状态估计中占主导地位,其估计算法流程图[5]如图1所示。