三点法比例导引法课程设计解读.doc

沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书绪 论导弹制导规律即导引律是空战中实现战机追踪拦截导引的火控系统关键技术之一导引律的选择对导弹能否精确打击目标至关重要 ,它根据双方的相对位置、 速度和加速度等基本信息导引载机接近目标，实施攻击针对机动目标的攻击导引技术是导引律研究的重点，这是因为实际空战中双方采取机动方式对抗，目标的机动往往难于预测为此人们从不同角度采用不同的理论和方法研究针对机动目标的导引律，提高导引性能本章对导弹导引律的研究状况进行了综述， 以期为导弹制导与控制及相关问题研究提供参考 [1]反坦克导弹实际目标的运动特性是无法预先确定的在导弹设计或研究问题时，往往对目标的运动规律进行假设如假设目标平直等速飞行，或等速盘旋飞行等导弹的飞行速度的变化，则由弹体结构、空气动力外形和发动机特性来确定而决定理想弹道最重要的因素是导引法的选择对于遥控导弹来说，一个好的导引法应具有以下特点：（ 1）由导引法确定的理想弹道必须通过目标；（ 2）理想弹道各点的法向加速度值在目标遭遇区附近应非常小；（ 3）目标机动飞行时，对遭遇区附近的弹道法向加速度的影响愈小愈好；（ 4）实现导引法的误差公式要简单，在技术上要易于实现，并具有一定的抗干扰性。

目前，都是以这四项标准来衡量导引法的优劣为此，需要深入研究导弹在各种导引法情况下所确定的理想弹道的运动特性同时，在自寻的制导中，有三种经典导引方式，分别是追踪法、平行接近法、比例导引法追踪法是指导弹在飞向目标的过程中，导弹的运动速度飞向始终指向目标其优点在于制导系统工程实现容易，但缺点是导弹迎击目标或攻击近距离高速目标时，弹道弯曲严重，需要较大的法向过载平行接近法是指导弹在飞向目标的过程中，目标视线在空间始终保持平行 （即目标视线角保持不变） ,采用平行将近导引律时， 不需要太大的法向过载，导弹在空间飞行直至命中目标的飞行时间较短，这是它的优点，但这种导引规律实现起来很困难比例导引法是在自寻的导弹上采用较多的一种导引规律，它是指在导弹飞向目标的过程中，导弹速度方向的变化率与目标视线的变化率成比例，这种导引规律易于工程实现，同时通过选择合适的导引比，就不会需要太太的法向过载，对不同机动特性的目标适应能力也较强，因此广泛应用于各类导弹上1[4] 沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书当今和未来战场的大纵深、立体化、信息化、密集综合火力支援以及快速机动等突出特点因此，未来战争对反坦克导弹的首发命中率、抗干扰能力、全天候作战能力等提出了更高的要求。

反坦克导弹的发展趋势是 “发射后不用管 ”、全天候作战能力、自动目标识别以及较强的抗干扰能力等目前，激光制导反坦克导弹采取的制导方式主要有两类：寻的制导和指令制导寻的制导有主动和半主动之分，迄今为止，主要是半主动式激光半主动制导是用单独的激光目标指示器照射目标，弹上导引头接收目标发射的激光，经过信号处理形成控制指令控制导弹的飞行激光半主动制导能实现间接瞄准，可采用准比例导引法，导弹弹道特性好，对目标机动有一定的适应性比例导引法实现了打了不用管的作战要求， 这就提高了武器系统的生存能力， 同时增加了其攻击效率虽然，导弹在实际作战中是三维机动，但平面问题的比例导引关系是研究导弹空间运动的比例导引规律的基础，对于初学者来说，是研究比例导引关系的重要手段本次课程设计就是通过采用 matlab 仿真软件，对主要弹道参数对反坦克导弹比例导引法导引弹道影响仿真通过仿真结果揭示比例导引法的优越性，及其弹道特性 [3]2沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书1 三点法1.1 三点法简介三点法导引是指导弹在攻击目标的导引过程中， 导弹始终处于制导站与目标的连线上如果观察者从制导站上看目标，则目标的影像正好被导弹的影像所覆盖。

因此，三点法又称目标覆盖法或重合法对导引弹道的研究是以经典力学为基础的在导弹和制导系统初步设计阶段，为了简化研究，通常采用运动学分析方法为此，我们通常作如下假设：导弹、目标和制导站的运动视为质点运动；制导系统的工作是理想的，无惯性，无延迟；导弹和目标始终在攻击平面内运动； 导弹速度是时间的已知函数， 目标和制导站的运动规律也是已知的三点法属于遥控指令制导中的一种导引方法 遥控指令制导与自寻的制导的不同之处在于：导弹的运动受设在弹外的制导站的控制，其运动规律不仅取决于目标的运动，而且还与制导站的运动规律有关研究遥控弹道时，既要考虑导弹相对目标的运动，还要考虑制导站的运动对导弹运动的影响遥控导引时，导弹和目标的运动参数都由制导站来测量 [2]1.2 三点法导引的导引关系方程和运动学方程组 导引关系方程由于导弹始终处在目标和制导站的连线上， 所以导弹与制导站连线的高低角 M 和方位角 M 要始终与目标与制导站连线的高低角 T 和方位角 T 相等，由此得出三点法导引关系方程为： M T,M T图 1.1 三点法3沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书 运动学方程组为讨论方便，认为导弹在垂直平面内飞行，雷达坐标系 OX L YL Z L 。

原点取在制导站； OX L 轴指向迎着制导站飞来的目标 T ； OYL 轴同 OX L 轴垂直朝上 OX L 轴与地平面的夹角 ，称为高低角 OX 轴为地面上的某一参考线，它是度量雷达方位角的基准线如下图 1.2 所示：图 1.2 反坦克导弹三点法导引则三点法导引的相对运动方程组为：dRMV cosdtdMV sinRMdtdRTVT cos TdtdTVT sin T（1-1）RTdtMTTTMT其中： RT —— 目标到制导站距离；4沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书RM —— 导弹到制导站距离；VT —— 目标速度；V —— 导弹速度；T 、 T —— 目标高低角、目标前置角；M 、 —— 导弹高低角、导弹前置角；、 T —— V 、 VT 与基准线之间的夹角1.3 初始条件设坦克作水平等速直线运动，如图1.2 所示， VT27 m/s ，反坦克导弹按三点法拦截目标，并作等速飞行， V270m/s 攻击平面为一水平面，制导站静止导弹开始导引瞬间的攻击条件为 RT 04700m ， RM 050m， qM 0 qT 0 70 选取地面坐标系 oyz ，原点 o 与制导站重合， oz 轴平行于目标的运动方向（如图1.2 所示）。

将方程组（ 1-1）改写成便于数值积分的形式，即qMVTRMsin qM )Varcsin(RTVdRMV cos(qMV )dtdRTVT cosq M（ 1-2）dtdq MVsin(qMV )dtRM5沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书2 反坦克导弹三点法导引弹道仿真结果及分析2.1 给定条件下的弹道曲线图 2.1 水平面攻击弹道曲线图 2.1 是反坦克导弹三点法导引时的水平面弹道曲线，根据 RM RT 从工作空间的程序结果可以得到弹目交会距离约为 RM RT =4417m2.2 qM t 的变化曲线6沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书图 2.2 qMt 变化曲线从图 2.2 可以看出视线与基准线间的夹角qm 随着时间 t 是不断增大的2.3 RM t 的变化曲线图 2.3 RM t 变化曲线7沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书从图 2.3 可知，导弹距制导站的距离 RM 随时间 t 不断增大，弹目交会在 t k 15. 13s 时，距离为 4417m2.4 RT t 的变化曲线图 2.4 RT t 变化曲线从图 2.4 可知，目标距制导站的距离 RT 随时间 t 不断减小。

2.5 主要弹道参数对导引弹道的影响仿真由之前的导弹运动学方程组可知， 某些弹道参数或初始条件不同会得到不同的弹道，如下就部分参数对弹道的影响进行了仿真分析 导弹与目标的速度比对弹道的影响8沈阳理工大学装备工程学院综合课程设计说明书图 2.5。