[發(fā)明專利]沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910325000.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN109918859B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭偉;王磊;張洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/10;G06F17/10;G06F119/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;吳婷

本發(fā)明提供一種沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法，包括設(shè)計(jì)優(yōu)化變量、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)、全球擾動(dòng)引力逼近殘差計(jì)算以及約束條件的確定幾大步驟。該優(yōu)化策略平衡了網(wǎng)格尺寸與逼近精度的對(duì)立關(guān)系，且優(yōu)化過程中樣本的生成考慮了不同高度下全球任意位置擾動(dòng)引力的逼近效果，因此，可用于任意發(fā)射任務(wù)情況下沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型網(wǎng)格尺寸的快速計(jì)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛行動(dòng)力學(xué)建模技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

不斷提升彈道導(dǎo)彈命中精度是我國(guó)新一代戰(zhàn)略武器發(fā)展的必然趨勢(shì)。地球擾動(dòng)引力模型的構(gòu)建是射前準(zhǔn)備中的必要環(huán)節(jié)，其構(gòu)建速度直接影響導(dǎo)彈發(fā)射的快速性。在影響彈道導(dǎo)彈落點(diǎn)精度的制導(dǎo)方法誤差中，飛行過程中的擾動(dòng)引力是除地球扁率以外最主要的誤差源之一。因此，建立擾動(dòng)引力場(chǎng)模型快速重構(gòu)方法及飛行過程中的高精度擾動(dòng)引力賦值方法具有重大的軍事意義和工程價(jià)值。

為解決彈道導(dǎo)彈飛行過程擾動(dòng)引力快速逼近這一問題，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了一種沿飛行彈道的擾動(dòng)引力重構(gòu)方法(彈道導(dǎo)彈全程擾動(dòng)引力快速賦值方法[J]，謝愈等，彈道學(xué)報(bào),2011(3):18-23.)，其基本思路可描述為：以一條參考二體彈道為中心構(gòu)建一組兩兩相連的八面體網(wǎng)格，并最終組成一條可覆蓋整條彈道的“網(wǎng)格管道”，同時(shí)基于擾動(dòng)引力基本計(jì)算模型對(duì)每個(gè)網(wǎng)格的八個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行賦值。而后選擇一種合適的空間插值函數(shù)對(duì)“網(wǎng)格管道”內(nèi)任意點(diǎn)的擾動(dòng)引力矢量進(jìn)行快速計(jì)算。該方法可用于導(dǎo)彈飛行過程中擾動(dòng)引力的實(shí)時(shí)快速賦值。由于模型構(gòu)建簡(jiǎn)單，因此可實(shí)現(xiàn)沿飛行彈道擾動(dòng)引力場(chǎng)模型的“射前動(dòng)態(tài)構(gòu)建”，為新一代彈道導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)既定區(qū)域內(nèi)快速機(jī)動(dòng)發(fā)射和高命中精度提供技術(shù)基礎(chǔ)和方法支撐。

對(duì)上述沿飛行彈道的擾動(dòng)引力重構(gòu)模型而言，網(wǎng)格的尺寸參數(shù)對(duì)空間擾動(dòng)引力插值精度、彈道預(yù)報(bào)精度和效率都有影響。一般來說，網(wǎng)格尺寸越大，預(yù)報(bào)一條彈道所需要構(gòu)建的網(wǎng)格數(shù)就越少，計(jì)算效率就越高；但增大網(wǎng)格尺寸則會(huì)使空間擾動(dòng)引力的插值精度降低，進(jìn)而影響彈道預(yù)報(bào)精度。但現(xiàn)有技術(shù)中并未提及。

針對(duì)目前的不足，設(shè)計(jì)一種針對(duì)沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法，該優(yōu)化策略平衡了網(wǎng)格尺寸與逼近精度的對(duì)立關(guān)系，且優(yōu)化過程中樣本的生成考慮了不同高度下全球任意位置擾動(dòng)引力的逼近效果，因此，可用于任意發(fā)射任務(wù)情況下沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型網(wǎng)格尺寸的快速計(jì)算。具體技術(shù)方案如下：

一種沿飛行彈道擾動(dòng)引力重構(gòu)模型的網(wǎng)格尺寸參數(shù)優(yōu)化方法，包括設(shè)計(jì)優(yōu)化變量、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)、全球擾動(dòng)引力逼近殘差計(jì)算以及約束條件的確定；

設(shè)計(jì)優(yōu)化變量中優(yōu)化變量如表達(dá)式1)：

X＝[H_i,△r_i,△h_i,△f_i],i＝1,2,…,s??1)；

其中：s表示劃分的自由飛行段的高度層數(shù)；H_i為當(dāng)前層高度；△r_i為網(wǎng)格沿地心矢量方向上的尺寸，稱為徑向長(zhǎng)度；△h_i為網(wǎng)格沿二體軌道動(dòng)量矩方向上的尺寸，稱為橫向長(zhǎng)度；△f_i為網(wǎng)格截得的二體軌道地心角；

根據(jù)優(yōu)化變量構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)中所構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為表達(dá)式2)：

maxJ＝△r·△h·△l??2)；

其中：J為指標(biāo)函數(shù)，△r和△h為當(dāng)前高度層下網(wǎng)格的徑向尺寸和橫向尺寸，△l為網(wǎng)格截得的標(biāo)準(zhǔn)圓軌道弧長(zhǎng)，即△l＝r·△f，r為當(dāng)前高度對(duì)應(yīng)的地心距，△f為當(dāng)前高度層下網(wǎng)格截得的二體軌道地心角；

全球擾動(dòng)引力逼近殘差計(jì)算通過表達(dá)式10)進(jìn)行計(jì)算：