[發明專利]基于試驗設計和Kriging模型的遠程制導火箭彈落點預測系統

有效

• 申請號: 201911240135.4
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110991051B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 趙強;王佳佳;于林宇;王東豪;李娜;李世成
• 申請（專利權）人: 北京京航計算通訊研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發明屬于制導彈箭落點預測技術領域，具體涉及一種基于試驗設計和Kriging模型的遠程制導火箭彈落點預測系統，該系統全面考慮了標準氣象條件下影響遠程制導火箭彈落點預測精度的發射條件因素和飛行狀態參數，給出了適用于落點預測的Kriging模型的相關函數。對于升弧段對應的落點預測，可以選擇的相關函數有Spline函數、Matern函數和Cubic函數；對于降弧段對應的落點預測，可以選擇的相關函數有Spline函數、Matern函數、Gauss函數和Cubic函數。本發明為遠程制導火箭彈的彈道修正控制系統實時進行落點預測提供了一種有效方案。

技術領域

本發明屬于制導彈箭落點預測技術領域，具體涉及一種基于試驗設計和Kriging模型的遠程制導火箭彈落點預測系統。

背景技術

實現遠程制導火箭彈精確打擊的核心技術是彈道修正，而落點預測制導是彈道修正的主要方法之一。快速精確地預測彈箭落點是落點預測制導的關鍵技術之一，其精度和實時性會直接影響彈道修正的效果。常見的落點預測方法有數值積分法、線性化法和濾波外推法。

數值積分法是以建立的彈道模型為基礎，通過迭代彈道程序得到落點的一種方法，最為典型的彈道模型是六自由度模型。理論上，通過六自由度彈道模型計算得到的落點最為精確，但在計算的過程中，繁瑣的迭代需要消耗大量時間，對硬件的要求較高，因此，數值積分法一般采用其他自由度的彈道模型，如四自由度模型、三自由度模型和二自由度模型。

線性化法是一種通過將非線性外彈道模型近似線性化得到線性彈道方程組并求其解析解，利用解析解來預測彈箭落點的方法。線性化法雖然能夠快速預測彈箭落點，但在精度上存在不足。

濾波外推法是一種通過建立的濾波彈道模型外推出彈箭落點的方法。由于濾波外推法的理論基礎建立在線性系統和高斯噪聲環境之上，用于飛行彈道這一非線性系統時不可避免地會產生一定誤差，當噪聲為非高斯噪聲時甚至引起濾波發散。

與近程制導火箭彈相比，遠程制導火箭彈的射程更遠、彈道高度更大、飛行時間更長。在這種情況下，若仍采用數值積分法對遠程制導火箭彈的落點進行預測，根本無法滿足實時性的要求，而采用線性化法又無法滿足精度的要求。同時，與近程制導火箭彈的外彈道模型相比，較為精確的遠程制導火箭彈外彈道模型需要全面考慮重力偏心、地表曲率、重力加速度隨高度和緯度的變化、柯氏慣性力等因素的影響，而這些影響因素由炮位緯度和高程、射向決定，因此，對遠程制導火箭彈的落點進行預測時，需要考慮發射條件的影響。研究一種適用于任意發射條件下的遠程制導火箭彈落點預測方法具有現實意義。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何利用優化拉丁超立方試驗設計和Kriging模型進行遠程制導火箭彈落點的高精度快速預測。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于試驗設計和Kriging模型的遠程制導火箭彈落點預測系統，所述系統包括：方程組建立模塊、數學模型建立模塊、樣本獲取模塊、訓練模塊、載入模塊；其中，所述方程組建立模塊用于建立遠程火箭彈運動方程組；

所述數學模型建立模塊用于建立遠程制導火箭彈落點預測的非線性數學模型；

所述樣本獲取模塊用于獲取訓練樣本和測試樣本；

所述訓練模塊用于選擇合適的Kriging模型的相關函數對升弧段和降弧段對應的樣本進行訓練；

所述載入模塊用于把滿足精度和實時性要求的落點預測模型裝入彈載計算機中。

其中，所述方程組建立模塊工作過程中，假設遠程制導火箭彈按照無控彈道飛行的落點進行預測，其縱向平面內的無控彈道數學模型作為遠程火箭彈運動方程組，如下：