北京理工大学李娟获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119644850B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411790779.1,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法是由李娟;周铎;李杰;杨东晓;扶磊;徐骁设计研发完成,并于2024-12-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法,属于巡飞弹集群制导控制技术领域。建立巡飞弹集群的双层协同制导架构;个体以剩余飞行时间估计值作为协调变量,通过弹间通信交互各自的剩余飞行时间估计值,由协调策略计算得到各弹期望的协调变量值,作为下层时间约束制导律的输入;下层时间约束制导律分解到横侧向和纵向平面,通过分段制导律计算出姿态角和油门,作为制导控制量输入自驾仪;根据输入的姿态角和油门指令,得到舵量和油门量,控制巡飞弹姿态和速度实现时间协同。本发明提供的一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法,以解决控制输入限制为姿态角和油门时巡飞弹集群对地面静止目标的同时打击问题。
本发明授权一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法在权利要求书中公布了:1.一种控制输入受限的巡飞弹集群分布式时间协同制导方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、建立巡飞弹集群的双层协同制导架构,分别在横侧向和纵向平面实现分段制导;双层指协同制导算法分解为上层协调策略和下层时间约束制导律;同时也指协同制导算法层和巡飞弹自驾仪控制层; S2、巡飞弹个体根据自身位姿信息,估算打击目标前的剩余飞行时间,通过巡飞弹间通信交互各自的剩余飞行时间估计值,由协调策略计算得到各弹期望的协调变量值,作为横侧向三阶段协同制导律和纵向两阶段协同制导律的输入; S3、横侧向使用偏置比例导引律,通过前置角限制机制减小剩余飞行时间估计误差;纵向制导分解为平飞和俯冲段,分别使用总能量控制理论和积分比例导引律,并通过平飞转俯冲切换准则,实现对时间误差的微调;通过姿态映射方法得到姿态角和油门指令作为自驾仪的控制输入; 针对横侧向平面设计横侧向三阶段协同制导律,包括偏置比例导引段、前置角限制段和纯比例导引段,偏置比例导引段过程如下: 指定巡飞弹命中时间为,巡飞弹已飞行时间为,剩余飞行时间为,则巡飞弹的命中时间误差表示为: ; 当每枚巡飞弹均在命中目标时等于0,实现在同一个指定命中时间命中目标; 带时间误差反馈项的偏置比例导引律表达式为: ; 其中,,为纯比例导引律;,为增益系数;V为巡飞弹速度矢量,N为导航比,R为弹目距离; 偏置比例导引律在预估剩余飞行时间的基础上提出,剩余时间的估计方法如下: ; 其中为速度矢量前置角; 前置角限制段过程如下: 限制前置偏角满足,前置偏角变化速率表示为: ; 其中,、、分别为弹目相对距离、巡飞弹速度矢量和法向加速度在横侧向平面内的投影;、、分别为偏航角、弹目视线偏角和前置偏角; 当前置偏角增大到上限范围时,使前置偏角变化速率为0,使前置偏角不再增大,此时的法向加速度表示为: ; 当时间误差收敛到0时,将制导律切换为纯比例导引律; 巡飞弹自驾仪内环输入为姿态和油门,将横侧向得到的法向加速度通过姿态映射的方式转换为姿态角,巡飞弹采用倾斜转弯控制,将法向加速度映射为滚转指令表示为: ; 纵向平面还包括平飞转俯冲切换准则,内容如下: 进入俯冲的必要条件为视线偏角收敛到较小值,表示为: ; 不同高度和弹目距离的巡飞弹视线倾角不同,为实现高度越高的巡飞弹越早进入俯冲,切换准则表示为: ; 同时满足两式时得到平飞转俯冲的切换准则; 将横侧向平面和纵向平面内的协同制导律结合,得到下层时间约束制导律,根据横侧向协同制导律中的指定命中时间设计分布式协调策略得到协调一致的命中时间,替代指定命中时间,内容如下: 分布式协调策略假设各弹能获得相邻个体的剩余飞行时间估计值,通过加权平均的方法增大剩余飞行时间长的个体所占的权重,使协调一致时间满足个体命中时间范围,分布式协调策略为: ; 其中,表示巡飞弹的通信拓扑;表示其通信拓扑中的巡飞弹数量;表示权重; S4、巡飞弹自驾仪内环根据输入的姿态角和油门指令,得到舵量和油门量,控制巡飞弹姿态和速度实现时间协同。
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