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申请/专利权人：苏州星幕航天科技有限公司;西北工业大学太仓长三角研究院

摘要：一种惯性坐标系ZEM制导指令的等价最优性分析方法，包括如下步骤：步骤一：坐标系定义、变量表示和相对运动计算；步骤二：ZEM制导基本特性；步骤三：平行接近与制导失调；步骤四：ZEM制导等价最优性定义和评价标准；步骤五：ZEM制导控制方向的分解方法；步骤六：ZEM制导等价最优控制计算；步骤七：ZEM制导无效控制与剩余飞行时间的最优估计；步骤八：常规剩余飞行时间估计时ZEM制导的无效控制量；步骤九：ZEM制导的等价最优性。本发明所述的一种惯性坐标系ZEM制导指令的等价最优性分析方法，对完善ZEM制导理论、ZEM制导系统性能分析和ZEM制导实际应用具有重要意义。

主权项：1.一种惯性坐标系ZEM制导指令的等价最优性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：坐标系定义、变量表示和相对运动计算；步骤二：ZEM制导基本特性；步骤三：平行接近与制导失调；所述步骤三，给出了平行接近时的拦截系统运动学平衡条件，具体包括如下内容：步骤三（1）：满足平行接近时： ；步骤三（2）：当时，其定义为制导失调状态，记此时的制导失调角为，满足： ； ；步骤四：ZEM制导等价最优性定义和评价标准；所述步骤四，给出了ZEM制导等价最优性定义和评价标准，具体包括如下内容：步骤四（1）：ZEM制导误差表示为： ；步骤四（2）：定义制导失调控制的最优控制方向矢量为： ；式16中定义；步骤四（3）：记沿方向的单位矢量为，矢量长度计算如下： ；因此： ；步骤四（4）： ；步骤五：ZEM制导控制方向的分解方法；所述步骤五，给出了ZEM制导控制方向的分解方法，具体包括如下内容：步骤五（1）：对ZEM制导的等价最优性，对矢量按照沿方向和垂直方向进行分解；步骤五（2）：矢量方向垂直矢量方向，根据矢量的定义，单位矢量为是垂直方向的基准；步骤五（3）：设矢量的分解形式为： ；满足： ；步骤六：ZEM制导等价最优控制计算；所述步骤六，给出了ZEM制导沿最优控制方向的分解，具体包括如下内容：步骤六（1）：计算，由于： ；根据矢量运算法，得到： ；步骤六（2）：考虑到如果，则，因此： ；步骤六（3）：按照式24，ZEM制导沿最优控制方向的净加速度指令分量为： ；步骤六（4）：考虑到视线角速度，因此，式25又可表示为： ；步骤六（5）：式26中的量纲为速度，无量纲，因此，根据式26得到： ；步骤七：ZEM制导无效控制与剩余飞行时间的最优估计；所述步骤七，给出了关于ZEM制导的无效控制量和剩余飞行时间的最优估计关系，具体包括如下内容：步骤七（1）：确定矢量ZEM在垂直最优控制方向，即方向的投影，由于： ；因此： ；或者是： ；步骤七（2）：矢量形成的加速度指令分量为： ；式31表明，ZEM制导误差矢量在垂直最优控制方向，即相对速度方向的分量是相对位置幅值、相对速度幅值、失调角和的函数；显然：步骤七（2.1）：如果，则加速度矢量方向与相同指向目标速度方向，但与拦截器本身的速度方向指向相反，原理上属于有害机动控制；如果拦截器速度不可控，则属于无效控制量；步骤七（2.2）：如果，则加速度矢量方向与相反指向目标速度反方向，但与拦截器本身的速度方向指向相同，原理上属于有益机动控制；如果拦截器速度不可控，则属于无效控制量；步骤七（2.3）：如果，则，，即ZEM制导指令在相对速度方向没有分量，完全等价于理想比例导引，并且；步骤七（3）：显然，对ZEM制导而言，满足的是的最优估计，因此定义：称满足的为ZEM的最优估计，并且用符号表示，即： ；步骤八：常规剩余飞行时间估计时ZEM制导的无效控制量；所述步骤八，给出了常规剩余飞行时间估计时ZEM制导的无效控制量，具体包括如下内容：步骤八（1）：假定失调角小于90°，按照失调角满足关系： ；步骤八（2）：根据式31有： ；式34代入的关系后，得到： ；步骤八（3）：由于，因此： ； ；步骤八（4）：考虑到，因此： ；式38说明，按照计算方式，ZEM制导指令在相对速度方向的投影仍然与视线角速度成正比，也与成正比，并且失调角接近接近45°时，达到最大；步骤九：ZEM制导的等价最优性；所述步骤九，给出了ZEM制导的等价最优性，具体包括如下内容：步骤九（1）：对ZEM制导，如果制导算法为： ；则制导指令按控制方向可表示为： ；步骤九（2）：ZEM制导剩余飞行时间的最优估计为： ；其中： ； ；并且： 。

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