科创中国

本发明提供一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法,通过建立视线角速率滤波模型,补偿弹体GPS与发射平台GPS之间的误差,再使用UKF滤波算法提取视线角速率,最后采用基于比例导引算法的增稳捷联制导律对弹体进行制导,通过弹体角速率反馈进行增稳,能够减小导航误差,降低导航误差对制导精度的影响,通过能够在不增加硬件成本的前提下,有效提高小型捷联导引头制导武器的制导算法精度与算法鲁棒性,具备工程可实施性,将平台导引头头替换成捷联头可大大节约武器制造成本,提升产品竞争力。

本发明提供一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法，能够有效提高制导算法精度与算法鲁棒性，具备工程可实施性，将平台导引头替换成捷联头可大大节约武器制造成本，提升产品竞争力。一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法，采用设定的弹体角速率增稳捷联制导律获取弹体的纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter，再根据纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter控制舵机的舵偏角，实现弹体的捷联制导；其中，所述弹体角速率增稳捷联制导律为：其中，N为设定的比例系数，为弹目视线角速率在弹体系下投影在俯仰方向的分量，为弹目视线角速率在弹体系下投影在偏航方向的分量，g为重力加速度，θ为弹体俯仰角，γ为弹体滚转角，k为设定的角速率增稳项系数，ωbi_z为弹体偏航角速率，ωbi_y为弹体俯仰角速率，Vm为弹体合速度。

现代战争越来越追求伤亡最小化，察打一体无人作战方式受到的关注度越来越高。国内外市场上，各种军用无人机、无人船以及无人车不断涌现，此类无人平台对搭载的武器系统需求同步增长。半主动激光制导武器作为无人作战平台的主要武器之一，不同厂家研制的型号越来越多，同类产品的竞争也越来越激烈。

考虑到精准杀伤需求以及作战效费比，对精确制导武器命中精度与生产成本等提出了越来越高的要求。平台导引头由于价格较高，产品成本难以控制，捷联头体制得到越来越多的关注。

由于捷联导引头体制受产品量测噪声与导航精度影响，武器命中精度与脱靶量稳定性很难保证，针对捷联导引头制导算法的研究很多。积分比例导引直接利用导引头输出视线角进行制导，该算法简单，但制导精度略差、对弹体气动特性与导航误差较为敏感。速度追踪与弹体追踪制导算法均不需要提取视线角速率，算法结构简单，计算量小，但制导回路快速性不足，制导精度差且对导航误差非常敏感。基于扩张状态观测器、超螺旋等滤波算法提取实现角速率用于比例导引时，由于没有根据动力学进行状态预测，滤波器带宽稍微提高，算法鲁棒性相应的快速变差，对导航误差较为敏感。基于卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波算法提取视线角速率时，由于滤波方程非线性，滤波精度有所损失，制导精度不能满足使用需求。基于无迹卡尔曼(UKF)与容积卡尔曼滤波(CKF)提取视线角速率方法有效提高了理论算法精度，但当前研究结果对导引头角度误差与寄生回路影响较为敏感。

为解决上述问题，本发明提供一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法，能够有效提高制导算法精度与算法鲁棒性，具备工程可实施性，将平台导引头替换成捷联头可大大节约武器制造成本，提升产品竞争力。

一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法，采用设定的弹体角速率增稳捷联制导律获取弹体的纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter，再根据纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter控制舵机的舵偏角，实现弹体的捷联制导；

其中，所述弹体角速率增稳捷联制导律为：

其中，N为设定的比例系数，为弹目视线角速率在弹体系下投影在俯仰方向的分量，为弹目视线角速率在弹体系下投影在偏航方向的分量，g为重力加速度，θ为弹体俯仰角，γ为弹体滚转角，k为设定的角速率增稳项系数，ωbi_z为弹体偏航角速率，ωbi_y为弹体俯仰角速率，Vm为弹体合速度。

发明人：胡恒建 孙雪阳 陈伟 王东华 袁莉 刘星宇 李书成 陈安琪 周沫 张芸芸发明团队：中天火箭是一家固体火箭及火箭发动机研发商，主要为用户自动化发射架、120模拟训练弹、ZY——2型遥控地面焰条播撒系统、东风一号导弹模型等产品，同时提供探空火箭实验作业、小型固体发动机民用化等项目服务。公司主要从事小型固体火箭及其延伸产品的研发、生产和销售，并一直致力于推进航天固体火箭核心技术成果的转化应用，积极发展航天智造产业。致力于航天固体火箭技术成果多层次、多领域转化并应用到“三箭客”、先进材料和测控技术。　　小型固体火箭总体设计技术、高性能材料技术、测控技术等固体火箭核心技术是公司竞争力的基础。以固体火箭总体设计技术为依托，公司形成了增雨防雹火箭、探空火箭、小型制导火箭等系列化小型固体火箭业务；以固体火箭高性能材料技术为基础，公司形成了炭/炭热场材料及固体火箭发动机耐烧蚀组件等炭/炭复合材料业务；以固体火箭发动机多参量动态测试技术为支撑，公司形成了智能计重系统以及测控类系统集成等业务。

一种基于UKF滤波的弹体角速率增稳捷联制导方法，其特征在于，采用设定的弹体角速率增稳捷联制导律获取弹体的纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter，再根据纵向过载ayc_ter和侧向过载azc_ter控制舵机的舵偏角，实现弹体的捷联制导； 其中，所述弹体角速率增稳捷联制导律为： 其中，N为设定的比例系数，为弹目视线角速率在弹体系下投影在俯仰方向的分量，为弹目视线角速率在弹体系下投影在偏航方向的分量，g为重力加速度，θ为弹体在导航系下的俯仰角，γ为弹体在导航系下的滚转角，k为设定的角速率增稳项系数，ωbi_z为弹体偏航角速率，ωbi_y为弹体俯仰角速率，Vm为弹体合速度； 其中，所述弹目视线角速率在弹体系下投影在俯仰方向的分量和偏航方向的分量的获取方法为： S1：获取导航系至虚拟框架坐标系的方向余弦矩阵所述虚拟框架为虚拟平台头上用于安装光学镜头的结构件，且方向余弦矩阵为： 其中，Ly(qβ)为绕y轴旋转qβ度的旋转矩阵，Lz(qα)为绕z轴旋转qα度的旋转矩阵，qβ为弹体系下的视线方位角，qα为弹体系下的视线高低角，L(γ,θ,ψ)为弹体姿态旋转矩阵，γ为弹体在导航系下的滚转角，θ为弹体在导航系下的俯仰角，ψ为弹体在导航系下的偏航角； S2：根据方向余弦矩阵获取虚拟框架的姿态如下： 其中，qθf为虚拟框架在惯性系下的俯仰角，qψf为虚拟框架在惯性系下的偏航角，qγf为虚拟框架在惯性系下的滚转角，为方向余弦矩阵中第一行第一列的元素，为atan为反正切函数； S3：根据虚拟框架的姿态获取虚拟框架坐标系下的框架角速率ωframe＝[0 ωframe_yωframe_z]T，且框架角速率ωframe满足： 其中，ωframe_y为框架角速率ωframe在虚拟框架坐标系y轴上的分量，ωframe_z为框架角速率ωframe在虚拟框架坐标系z轴上的分量，为惯性系下的俯仰视线角速率，为惯性系下的偏航视线角速率； S4：对框架角速率ωframe进行坐标转换，得到弹体系下的框架角速率 其中，T表示转置； S5：将框架角速率的第三个元素作为弹目视线角速率在弹体系下投影在俯仰方向的分量框架角速率的第二个元素的相反数作为弹目视线角速率在弹体系下投影在偏航方向的分量 。

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。