[發明專利]一種基于量子成像的飛行器預測制導方案

在審

• 申請號: 201410324054.3
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104063623A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 楊照華;蔣雯;彭宏韜;李大鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G05D1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于量子成像的飛行器預測制導方案，其特征在于：(1)利用目標反射波的輻射場分布的強度、相位的空間漲落進行關聯成像制導；(2)制導方式采用基于隨機預測控制的制導方法。

(1)一種基于量子成像的飛行器預測制導方案，其特征在于利用目標空間強度漲落的二階關聯進行成像，并通過計算得到制導目標的視線角。成像系統二階關聯符合的數學模型，描述如下：

G⁽²⁾(x₁,x₂)＝＜E₁^*(x₁)E₂^*(x₂)E₂(x₂)E₁(x₁)＞

＝∫h₁^*(x₁,x₀)h₂^*(x₂,x₀')h₂(x₂,x₀”)h₁(x₁,x₀”') (1)

×＜E₀^*(x₀)E₀^*(x₀')E₀(x₀”)E₀(x₀”')＞dx₀dx₀'dx₀”dx₀”'

式中h₁(x₁,x₀)和h₂(x₂,x₀)描述物臂和參考臂的傳遞函數，E₁(x₁)和E₂(x₂)分別表示物臂和參考臂探測器的光場強度。G⁽²⁾(x₁,x₂)描述了贗熱光源所成的像，它是一個二階函數，包含了光場的脈動分布、相位信息及兩路光的關聯信息，從原理上比一階成像系統測量的信息更多說明了量子成像系統具有很強的抗干擾能力。

成像后經過圖像處理和目標提取得到目標的中心，在t時刻圖像中的像素坐標為(a_t,b_t)，視場的光軸坐標為(0，0)，假設視線角用來表示，光學系統的焦距為f。則飛行器與目標的視線角，公式描述如下

視線角速度為：

(2)一種基于量子成像的飛行器預測制導方案，其特征在于利用隨機預測方法進行量子成像制導。針對大機動目標，要求成像數據更新率要快，采用一種基于模型的優化控制的預測控制，根據對象的歷史信息和未來輸入預測未來輸出，具有良好的魯棒性，彌補量子成像的數據更新率過低導致的飛行器制導精度下降。

飛行器上的觀測系統包括量測目標的視線角速度和目標機動指示器，圖像采樣頻率低于制導律更新率，則在沒有從圖像得到的測量值時使用預測制導估計值代替測量值。飛行器相對目標的平面運動，即鉛垂面和水平面的數學模型可以表示為：

vk+1=vk+Δtτk-1(2vk+uk+dk+ξk)]]> (4)

ω_k＝ν_k+ζ_k

式中，ν_k為視線角速度；Δt＝t_k+1-t_k為采樣步長；為剩余時間，為飛行器與目標之間的距離，為相對運動速度；u_k是以角速度為量綱的控制信號；d_k為目標機動及干擾參數，如目標作機動a_Tk是目標的法向加速度；ξ_k為由目標運動產生的噪聲誤差，ζ_k為中心離散高斯白噪聲，且量測噪聲強度遠小于由目標運動產生的噪聲的強度。

隨機預測制導律：

aM=α/β|R·s|v^+(lΔt)τ-1α/βeα/β(lΔt)τ-1aT---(5)]]>

式中，a_M為飛行器法向需用過載，lΔt為預測時間，α,β為相應于運動軌跡和能量損失的權系數，a_T為目標法向加速度，一般可通過估計算法獲得，為飛行器—目標視線角速度的濾波估計值。