大气层外偏置制导律的设计与精度分析

• 作 者: 苏文山
• 机 构: 国防科学技术大学
• 出 处: 国防科学技术大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 偏置制导律 精度分析 目标安全区 UT变换

近旁飞越式接近观测是对空间目标监视、获取目标具体细节信息的一种重要手段,并且为了保证观测效果,必须通过末制导严格控制飞越时的距离和方位。本文以此为研究背景,开展了偏置制导律的设计、制导精度的分析和偏置制导律的六自由度仿真等问题的研究,取得的主要成果如下:偏置制导律的设计。(1)比例导引律通过控制视线转率实现零脱靶量,基于这一思想,设计了视线坐标系下的偏置比例导引律,通过对两个视线平面下相对运动的共同控制,达到了期望大小和方位的偏置脱靶量。(2)基于目标安全区的概念,分析了视线坐标系下偏置比例导引律的安全特性,推导得出了构成威胁的工况,并相应给出了机动规避策略。(3)针对视线坐标系下设计的偏置比例导引律会对目标安全构成威胁的不足,在视线旋转坐标系下设计了一种新的偏置制导律,通过对零控脱靶量大小和方向的解耦控制,根本上保证了近旁飞越时的目标安全。偏置制导精度分析。(1)基于CADET方法分析了视线转率估计误差对视线转率不确定性和零控脱靶量不确定性的影响,并根据解析表达式讨论了不同工况下视线转率不确定性和脱靶量不确定性的传播规律。(2)针对以零控脱靶量为状态变量的相对运动方程,采用CADET方法推导得到了目标机动对零控脱靶量不确定性影响的解析表达式。(3)基于UT变换,建立了误差转换和误差传播模型,分析了中末段交接班偏差、执行机构过载约束特性和延迟特性等误差因素对制导精度的影响。偏置制导律的六自由度仿真与分析。(1)介绍了视线角测量的实际过程,建立了基于UKF的视线转率滤波估计模型,并针对视线转率估计延迟,提出了基于速度前馈的补偿策略。(2)完成了六自由度偏置制导律的建模,介绍了飞行器的质心动力学模型和姿态运动学模型。(3)利用仿真结果分析了各误差因素作用下的偏置制导律的制导精度。本文设计的偏置制导律,达到了近旁飞越时对脱靶量大小和方向的控制要求,基于CADET和UT方法对制导精度分析得到的结论,可以为偏置制导律在实际工程应用中的误差分析提供理论指导意义。