机动目标拦截新型微分几何制导律设计

黄景帅, 张洪波, 汤国建, 包为民,2

(1. 国防科技大学空天科学学院, 湖南 长沙 410073;2. 中国航天科技集团有限公司, 北京 100048)

0 引 言

随着空天技术的飞速发展,来袭目标速度越来越快,并具备一定的机动能力,给现有的防空反导系统造成了严峻的挑战。拦截末制导律作为其中的一项关键技术,负责在拦截末段导引导弹直接碰撞杀伤目标。实施机动作为目标逃避拦截的主要手段之一,将致使导弹消耗更多的过载,降低制导精度。因此,如何设计能够有效应对目标机动又节省过载消耗的末制导律变得至关重要。

由于形式简单、工程易实现,比例导引(proportional navigation,PN)成为目前应用最广泛的制导律[1]。对于非机动或弱机动目标,PN能够取得优异的制导性能。但是,由于仅令制导加速度正比于视线转率,未直接针对目标机动进行处理,导致PN只具备有限的拦截机动目标的能力。增广型PN虽然对目标机动进行了补偿,但是需要目标的加速度信息,通常情况下难以精确获得,不利于工程实现[2]。因此,学者们基于不同理论提出了诸多先进制导律,如滑模制导律[3-4]、有限时间收敛制导律[5-6]、微分几何制导律(differential geometric guidance law,DGGL)[7-8]等,期望产生优于PN的性能。

微分几何理论在弧长体系下引入曲率和挠率参数分别刻画空间光滑曲线的弯曲和扭曲程度,当设定初始的伏雷内标架后,通过曲线的曲率和挠率值,即可确定曲线在空间中的变化趋势[9]。然而,导弹的拦截制导实质上等同于弹道曲线的在线规划问题,如果实时地给出弹道曲线的曲率和挠率参数,同样可实现导弹的制导。……