攔截近界目標制導策略仿真比較分析

楊平平

摘要：以某防空導彈為研究背景，導彈發射存在多約束條件下，攔截近界低空目標時，導彈初始射入偏差較大，制導回路調節時間較短，這時對制導方法的選擇策略要求比較嚴格。文章通過對比比例導引和K-前置點法導引方法，建模仿真驗證了比例導引在攔截近界目標時的優越性和工程實用性。

關鍵詞：近界目標；制導策略；導引方法；比例導引；K-前置點法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TJ765 文章編號：1009-2374（2015）24-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.008

1 概述

導引規律是描述導彈質心運動應遵循的準則，它確定了彈道質心在空間的運動軌跡。并且，理論上此軌跡必定能夠通過給定殺傷空域內的任一給定點。因此，在制導控制系統中，導引規律的作用是確定導彈飛行并擊中目標的運動學彈道。

隨著近代控制理論的發展，近年已提出并開始應用最優制導規律，而把在防空導彈武器系統中目前仍在廣泛使用的各種導引規律稱為經典導引規律。雖然，最優制導的研究目前頗受重視。但是，在防空導彈系統中，目前實際采用的幾乎都是經典的導引規律。因此，在制導控制系統的研究設計中，經典導引規律的深化開發研究仍是重要的課題。

在導彈的制導系統中，導引規律的作用是確定導彈飛行并命中目標的運動學彈道，如何采用一種合適的導引方法來改善導彈的制導性能，提高導彈的命中精度一直是人們比較關心的問題。工程實踐中，當制導站和發射架拉開距離時，存在導彈最小發射角受限，離軌擾動和散布較大等問題，一些制導策略不能滿足攔截近界目標制導精度要求。本文以某型號地空導彈為研究背景，采用兩種導引方法（比例導引和K-前置點法），進行對比仿真分析，在攔截近界目標時，給出合理的導引方法以準確命中目標。

2 常用導引規律簡介

制導規律可以被劃分為“位置導引”和“速度導引”兩大類。位置導引主要包括“三點法”和“前置點法”；速度導引主要包括“追蹤法”、“平行接近法”和“比例導引”。本文就以上提及的導引方法進行簡述：

三點法：又稱為目標重合法或目標覆蓋法，按此法導引要求導彈在制導飛行過程中，任意瞬時均處于制導站和目標的連線上。在各種導引規律中，三點法是用的較早、也較易實現的一種導引方法。但按此法制導，導彈飛行彈道的曲率較大，目標機動帶來的影響也較為

嚴重。

前置點法：要求導彈在遭遇前的制導飛行過程中，任意瞬時處于制導站和目標連線的一側，直至與目標遭遇。前置點法中，前置系數可取任意常值，亦可取某種函數形式。前置法導引規律分析設計的重點就是選擇前置系數的具體變化率，下文設計的K-前置法屬于前置法的一種。

追蹤法：又稱為追蹤曲線法，要求導彈速度矢量在任意瞬時均準確地指向目標，即導彈速度矢量和導彈與目標相對距離矢量在指向上保持瞬時一致。在速度導引中這種導引方法是較為簡單的一種，但按此導引時，導彈飛行軌跡的曲率較大。因此，實際應用較少。

平行接近法：又稱瞬時遭遇點法或逐次前置法。按此導引法時，要求在制導過程中的任意瞬時上，均需保持目標視線在空間平行移動（即視線轉率為零），故稱其為平行接近法。但形成導引規律所需的測量信息較多，且不易直接采集到準確的數據。因此，這種方法在實際應用上比較困難，直至目前，在實際應用上真正實現了平行接近法的實例還很少見。

比例導引：要求導彈飛行過程中，速度矢量的轉動角速度與目標視線的轉動角速度保持給定的比例關系。比例導引在性能上介于追蹤法和平行接近法之間，而其實現較平行接近法容易。因此，在尋的制導系統中得到廣泛應用。

比例導引屬于速度導引，K-前置法屬于位置導引，仿真比較兩種導引方法在工程實踐中的優缺點。在某防空導彈彈體參數背景下，根據比例導引和K-前置法的制導回路設計結果，進行導彈制導控制系統建模仿真，在存在多種導彈約束條件下，對比分析兩種導引方法所取得的制導控制效果。

3 制導策略設計

3.1 比例導引制導回路設計

比例導引指令形成裝置為，制導指令到導彈過載傳遞函數為（穩定控制回路設計結果，這里看成直通環節），制導控制回路框圖如圖1所示：

圖1 比例導引制導回路簡化模型

則制導回路閉環傳遞函數為：

根據制導回路的穩定性和快速性要求，可確定制導回路的標稱閉環傳遞函數為：

由式（1）和式（2）相等得：

在比例導引制導回路中，保證從視線角速度到導彈彈道傾角角速度的放大系數滿足導航比不小于4，修正后的制導指令形成裝置參數為：

3.2 K-前置點法制導回路設計

K-前置點法指令形成裝置為，導彈運動學為，Vd為導彈飛行速度，TV為彈體運動學時間常數，制導回路結構框圖見圖2：

圖2 K-前置點法制導回路簡化模型

由圖2可得從到導彈高低角之間的閉環傳遞函數為：

設制導回路的標稱特征方程：，因此有：

4 仿真結果及分析

根據以上制導回路設計結果，在同一溫度條件下，加入某防空導彈武器系統飛行試驗制導站測量誤差，考慮導彈最小發射角限幅而產生初始制導偏差較大的制約因素，對于以下一些近界目標遭遇點進行制導控制系統多次仿真，統計得出對應遭遇點的制導精度，仿真結果見表1。

從表1可以看出，比例導引對初始射入線偏差較大，制導時間受限的近界目標射擊效果較好，能滿足某防空導彈射擊飛航導彈的制導精度要求。

5 結語

綜上所述，比例導引能充分利用導彈機動能力，導彈飛行彈道后段較為平直，導彈具有較充裕的機動能力，較適合攔截近界目標。比例導引法在各種導彈中得到了廣泛的應用，因為無論從快速機動目標的響應能力來看，還是從制導精度上看，比例導引法都有明顯的優點，且比例導引在工程上易于實現。

參考文獻

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（責任編輯：周 瓊）