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申请/专利权人：北京理工大学;中国船舶集团有限公司第七一六研究所

摘要：本发明公开了一种基于姿态估计的滑翔类制导炸弹目标未来点预测方法，基于现在点的状态估计值，推出目标姿态坐标系，并在此基础上构建目标机动平面，建立目标在机动平面内的动力学微分方程，采用微分方程求积的方式获取目标未来点位置；考虑滑翔类制导炸弹没有自身动力的特性，借助气动阻力公式，推出了气动阻力、升力随速度变化关系，使机动平面内目标的运动更加符合目标运动特性。

主权项：1.一种基于姿态估计的滑翔类制导炸弹目标未来点预测方法，其特征在于，包括：步骤1，获取目标在当前时刻的状态值；步骤2，基于目标现在点的状态向量推算目标姿态坐标系O'XtYtZt，具体包括：令目标姿态坐标系O'XtYtZt的坐标原点为O'，三轴分别为Xt、Yt和Zt；假设拉力Ft与目标速度方向，即与Xt轴保持一致，升力FL与Yt轴保持一致；假设目标状态估计坐标系转到目标姿态坐标系的转换矩阵为T0： 现在点的状态向量包含了目标在k时刻的位置xk，yk，zk、速度以及加速度信息由中的速度信息就可以确定目标姿态坐标系O'XtYtZt中Xt轴的方向： 其中，表示Xt的单位向量；在目标状态估计坐标系中，目标加速度由目标所受的拉力Ft、升力FL与重力Fg所合成，即：A＝Ft+FL+Fg3其中加速度A由状态向量取得 重力加速度为Fg＝0,0,9.8T5拉力Ft去掉重力在Xt轴上的分力，就构成了Xt方向上的加速度，故有： 得到升力FL: 其中，FLx,FLx,FLz分别表示FL在三个坐标轴方向的分力；通过升力确定Yt轴的方向，有： 其中，表示Yt轴的单位向量；确定了Xt与Yt的方向后，由向量的叉积得Zt的方向： 其中，表示Zt轴的单位向量；由此，目标姿态坐标系O'XtYtZt就被转换矩阵T0所确定；步骤3，构建目标机动平面：目标机动平面是一个二维平面，假设横轴Xm与目标速度方向一致，纵轴Ym与目标的横向加速度矢量An一致，An在目标姿态坐标系的ZtO'Yt平面内，与Yt夹角为θ，An包含当前时刻目标在姿态坐标系下的升力FL，重力在Yt、Zt方向上分量gyt、gzt的合力，有： 进而得： 目标姿态坐标系到目标机动平面转换矩阵为： 步骤4，预测未来点，包括：在当前时刻，目标的速度矢量与加速度矢量都在由An和Xt确定的平面内，因此在该平面内构建目标的运动方程，在目标机动平面中，Xm轴就是Xt轴，Ym轴与An的指向相同，目标受到轴向力为Ft，横向力为FLcosθ；对于滑翔类制导炸弹目标，考虑到其自身不具有动力，其轴向力Ft只与阻力有关，升力FL通过升阻比系数与阻力相关，由空气阻力公式 其中，V表示目标的速度，C为目标运动的阻力系数、ρ为空气密度、S为目标的迎风面积；假设，在未来点预测的时间段内，目标运动的阻力系数C、空气密度ρ、迎风面积S以及升阻比系数不变，则轴向力Ft、升力FL与速度的平方成正比，即：FL,k＝VkVk-12FL,k-114Ft,k＝VkVk-12Ft,k-115FL,k和FL,k-1分别表示k时刻和k-1时刻的升力；Ft,k和Ft,k-1分别表示k时刻和k-1时刻的轴向力；Vk和Vk-1分别表示k时刻和k-1时刻的速度；在目标机动平面坐标系下，设目标在k时刻速度为vm,k，令速度与Xm轴的夹角为有： 上式中，gxm和gym分别表示重力在Xm轴和Ym轴上的分量；根据k-1时刻的夹角得到k时刻的夹角根据k时刻的夹角利用下式到k时刻的速度vm,k； 依据k-1时刻的目标位置xm,k-1,ym,k-1得目标在机动平面的最终预测坐标： 迭代14-19得到目标在机动平面的最终预测坐标；步骤5，通过T0、TM将xm,k,ym,k,0逆变换到目标状态估计坐标系中就得到了目标位置预测值。

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