一种激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差估计方法

技术领域

本发明涉及导弹制导控制技术领域，特别涉及一种滚转角测量误差估计方法。

背景技术

激光驾束制导导弹根据与激光驾束中心的位置线偏差形成制导指令。激光驾束制导滚转导弹使用陀螺仪敏感弹体空间姿态，但由于陀螺仪对重力方向的标定存在误差，进而导致测得的滚转角存在误差。滚转角测量误差的存在会导致理论控制力方向与实际控制力方向存在偏差，致使导弹在俯仰和偏航通道的控制存在耦合，弹道出现螺旋线，甚至造成脱靶。滚转角测量误差的估计对提升激光驾束制导滚转导弹命中精度具有重要意义。

目前针对激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差尚未有有效估计手段。

发明内容

本公开提供一种激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差估计方法，能够较为精准地将导弹滚转角测量误差估计出来，用于控制系统的修正和补偿。

一种激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差估计方法，包括以下步骤：

S1，计算在滚转角无误差的理想情况下，导弹控制力产生的理论加速度；

S2，弹上激光接收装置处理接收到的激光信号，不断获取弹目之间的距离偏差，计算由导弹控制力产生的实际加速度；

S3，计算所述控制力产生的理论加速度和控制力产生的实际加速度两个矢量之间的夹角，确定滚转角的测量误差。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

以导弹质心为原点，建立第1坐标系，即标准坐标系Ox

以导弹质心为原点，建立第2坐标系，即动坐标系Ox

在滚转角测量误差δ＝0的理想情况下，由导弹控制力产生的加速度矢量a

其中，(·)

进一步地，所述步骤S2具体包括：

以导弹质心为原点，建立第3坐标系，即弹目连线坐标系Ox

根据弹目之间的距离偏差Δx和Δy，得到弹目连线坐标系Ox

将导弹加速度沿弹目连线方向和垂直于弹目连线方向进行分解：

其中，

则由导弹控制力产生的实际加速度矢量a

其中，g为重力加速度在激光波束轴向垂直平面内的分量。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

滚转角的测量误差为：

其中，sign表示误差角的符号，可由下式确定：

设向量

则

其中(·)

本公开还提供了一种应用上述方法的激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差估计装置，包括：

理论加速度计算模块，用于计算在滚转角无误差的理想情况下，导弹控制力产生的理论加速度；

实际加速度测量计算模块，用于不断获取弹目之间的距离偏差，计算由导弹控制力产生的实际加速度；

滚转角测量误差解算模块，用于计算所述理论加速度和实际加速度两个矢量之间的夹角，确定滚转角的测量误差。

本公开提供的方法，通过解算控制力产生的实际加速度和理论加速度的差，得到滚转角测量误差。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)仅需已知线偏差及导弹在动坐标系下产生的控制力即能够对滚转角测量误差进行准确的估计；(2)虽然本公开所推导的公式是基于静止目标，但实际仿真结果表明，对于具有初始速度及加速度的目标，当目标运动加速度远小于导弹运动加速度时，本公开提供的方法仍能够对滚转角测量误差进行准确的估计；(3)方法简便，计算效率高。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1显示根据本公开的示例性实施例流程图；

图2为建立的坐标系示意图；

图3为导弹加速度分解示意图，图中的矢量方向代表切向和法向加速度的正方向。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本公开提供了一种激光驾束制导滚转导弹滚转角测量误差估计方法，利用激光驾束导弹能够获取的信息，根据理论加速度和实际加速度的差，得出滚转角测量误差，如附图1所示。

示例性实施例包括如下步骤：

步骤1：考察垂直于激光束平面内的导弹运动，并将导弹M视为质点，T为目标点。定义标准坐标系Ox

由标准坐标系到动坐标系的转换矩阵为：

由标准坐标系到弹目连线坐标系的转换矩阵为：

/>

位置线偏差

其中

步骤2：导弹运动学和动力学在标准坐标系下被描述为：

其中m为导弹质量，F

其中

步骤3：

将导弹加速度向垂直于弹目连线方向和沿弹目连线方向进行分解，根据加速度合成定理

a

其中，a

其中ω为弹目连线的转动角速度。由(8)式得到：

在误差角δ＝0的理想情况下，由导弹控制力产生的加速度矢量在标准坐标系下的分量可表示为：

其中(·)

由导弹控制力产生的实际加速度矢量在标准坐标系下的分量可表示为：

当激光波束不水平时，g为重力加速度在所研究垂直激光束平面内的分量，此时需要获知关于激光波束与水平面之间的的角度信息。

步骤4：

解算误差角

其中sign表示误差角的符号，可由下式确定：

设向量

则

其中(·)

应用本公开所述方法，需要利用激光驾束导弹的特点，获得导弹和激光束中心的距离线偏差。如果激光束不水平，还需要额外提供激光束与水平面夹角的角度信息，但是这个信息目前技术手段难以获得。针对这个问题可以采取如下方法(即不需获取激光束角度信息)：对于打击地面目标，激光束近似水平，本公开所述方法仍然可用，由于导弹滚转角误差解算速度很快，可以先在激光束水平条件下让导弹飞行很短一段时间，解算出误差角后再瞄准目标，即改变激光波束角度。

上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。