拦截近界目标制导策略仿真比较分析

杨平平

摘要：以某防空导弹为研究背景，导弹发射存在多约束条件下，拦截近界低空目标时，导弹初始射入偏差较大，制导回路调节时间较短，这时对制导方法的选择策略要求比较严格。文章通过对比比例导引和K-前置点法导引方法，建模仿真验证了比例导引在拦截近界目标时的优越性和工程实用性。

关键词：近界目标；制导策略；导引方法；比例导引；K-前置点法 文献标识码：A

中图分类号：TJ765 文章编号：1009-2374（2015）24-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.008

1 概述

导引规律是描述导弹质心运动应遵循的准则，它确定了弹道质心在空间的运动轨迹。并且，理论上此轨迹必定能够通过给定杀伤空域内的任一给定点。因此，在制导控制系统中，导引规律的作用是确定导弹飞行并击中目标的运动学弹道。

随着近代控制理论的发展，近年已提出并开始应用最优制导规律，而把在防空导弹武器系统中目前仍在广泛使用的各种导引规律称为经典导引规律。虽然，最优制导的研究目前颇受重视。但是，在防空导弹系统中，目前实际采用的几乎都是经典的导引规律。因此，在制导控制系统的研究设计中，经典导引规律的深化开发研究仍是重要的课题。

在导弹的制导系统中，导引规律的作用是确定导弹飞行并命中目标的运动学弹道，如何采用一种合适的导引方法来改善导弹的制导性能，提高导弹的命中精度一直是人们比较关心的问题。工程实践中，当制导站和发射架拉开距离时，存在导弹最小发射角受限，离轨扰动和散布较大等问题，一些制导策略不能满足拦截近界目标制导精度要求。本文以某型号地空导弹为研究背景，采用两种导引方法（比例导引和K-前置点法），进行对比仿真分析，在拦截近界目标时，给出合理的导引方法以准确命中目标。

2 常用导引规律简介

制导规律可以被划分为“位置导引”和“速度导引”两大类。位置导引主要包括“三点法”和“前置点法”；速度导引主要包括“追踪法”、“平行接近法”和“比例导引”。本文就以上提及的导引方法进行简述：

三点法：又称为目标重合法或目标覆盖法，按此法导引要求导弹在制导飞行过程中，任意瞬时均处于制导站和目标的连线上。在各种导引规律中，三点法是用的较早、也较易实现的一种导引方法。但按此法制导，导弹飞行弹道的曲率较大，目标机动带来的影响也较为

严重。

前置点法：要求导弹在遭遇前的制导飞行过程中，任意瞬时处于制导站和目标连线的一侧，直至与目标遭遇。前置点法中，前置系数可取任意常值，亦可取某种函数形式。前置法导引规律分析设计的重点就是选择前置系数的具体变化率，下文设计的K-前置法属于前置法的一种。

追踪法：又称为追踪曲线法，要求导弹速度矢量在任意瞬时均准确地指向目标，即导弹速度矢量和导弹与目标相对距离矢量在指向上保持瞬时一致。在速度导引中这种导引方法是较为简单的一种，但按此导引时，导弹飞行轨迹的曲率较大。因此，实际应用较少。

平行接近法：又称瞬时遭遇点法或逐次前置法。按此导引法时，要求在制导过程中的任意瞬时上，均需保持目标视线在空间平行移动（即视线转率为零），故称其为平行接近法。但形成导引规律所需的测量信息较多，且不易直接采集到准确的数据。因此，这种方法在实际应用上比较困难，直至目前，在实际应用上真正实现了平行接近法的实例还很少见。

比例导引：要求导弹飞行过程中，速度矢量的转动角速度与目标视线的转动角速度保持给定的比例关系。比例导引在性能上介于追踪法和平行接近法之间，而其实现较平行接近法容易。因此，在寻的制导系统中得到广泛应用。

比例导引属于速度导引，K-前置法属于位置导引，仿真比较两种导引方法在工程实践中的优缺点。在某防空导弹弹体参数背景下，根据比例导引和K-前置法的制导回路设计结果，进行导弹制导控制系统建模仿真，在存在多种导弹约束条件下，对比分析两种导引方法所取得的制导控制效果。

3 制导策略设计

3.1 比例导引制导回路设计

比例导引指令形成装置为，制导指令到导弹过载传递函数为（稳定控制回路设计结果，这里看成直通环节），制导控制回路框图如图1所示：

图1 比例导引制导回路简化模型

则制导回路闭环传递函数为：

根据制导回路的稳定性和快速性要求，可确定制导回路的标称闭环传递函数为：

由式（1）和式（2）相等得：

在比例导引制导回路中，保证从视线角速度到导弹弹道倾角角速度的放大系数满足导航比不小于4，修正后的制导指令形成装置参数为：

3.2 K-前置点法制导回路设计

K-前置点法指令形成装置为，导弹运动学为，Vd为导弹飞行速度，TV为弹体运动学时间常数，制导回路结构框图见图2：

图2 K-前置点法制导回路简化模型

由图2可得从到导弹高低角之间的闭环传递函数为：

设制导回路的标称特征方程：，因此有：

4 仿真结果及分析

根据以上制导回路设计结果，在同一温度条件下，加入某防空导弹武器系统飞行试验制导站测量误差，考虑导弹最小发射角限幅而产生初始制导偏差较大的制约因素，对于以下一些近界目标遭遇点进行制导控制系统多次仿真，统计得出对应遭遇点的制导精度，仿真结果见表1。

从表1可以看出，比例导引对初始射入线偏差较大，制导时间受限的近界目标射击效果较好，能满足某防空导弹射击飞航导弹的制导精度要求。

5 结语

综上所述，比例导引能充分利用导弹机动能力，导弹飞行弹道后段较为平直，导弹具有较充裕的机动能力，较适合拦截近界目标。比例导引法在各种导弹中得到了广泛的应用，因为无论从快速机动目标的响应能力来看，还是从制导精度上看，比例导引法都有明显的优点，且比例导引在工程上易于实现。

参考文献

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（责任编辑：周 琼）