CN102393641B - 基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，属于舰载机着舰引导与控制技术领域。舰载机自动着舰引导控制系统由装载在舰上的引导子系统和装载在飞机上的控制子系统组成。引导子系统包括跟踪雷达、雷达稳定平台、高速通用计算机、显示平台、数据编码发射机、数据链监控器和飞行轨迹记录仪；控制子系统包括自动驾驶仪、数据链接收机、接收译码器、自动驾驶仪耦合器、自动油门控制器和机上雷达设备。在该系统中引入甲板运动信息，设置甲板运动预估器和甲板运动补偿网络，使舰载机着舰轨迹跟踪舰母甲板运动轨迹，从而减小了由于甲板运动而引起的着舰误差，提高了着舰安全。

Description

基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，属于舰载机着舰引导与控制技术领域。
背景技术
飞机在航母上成功降落，是一项非常复杂的控制任务。飞机到达着舰点前的最后10秒～15秒显得特别严酷与关键。因为在该阶段，飞机不但会受到各种舰尾气流扰动，而且由于风浪等因素的影响，舰体将会产生偏航、俯仰、横滚、上下起伏等形式的甲板运动，导致航母上的着舰点为三自由度活动点，这极大地增加了舰载机的着舰难度，严重影响了着舰安全。
如何消除甲板运动对着舰精度的影响，已成为着舰导引的核心问题之一。在现有能够查阅的文献中，有的分析了甲板运动对飞机着舰精度的影响，有的提出可以采用纵、侧向甲板运动补偿技术提高舰载机着舰精度，另外的文献指出采用甲板运动预估技术可以进一步减小甲板运动的影响，但这些资料都仅对甲板运动补偿及预估进行概念指导，并未给出具体的实现及验证方案。
发明内容
本发明提出了一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，通过在自动着舰引导与控制系统的基础上，增加甲板运动预估与补偿环节，将甲板运动信息引入自动着舰引导与控制系统中，使舰载机着舰轨迹随甲板运动轨迹变化而变化，以减小着舰误差。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制系统，由引导子系统和控制子系统组成，引导子系统装载在舰上，包括跟踪雷达、雷达稳定平台、高速通用计算机、显示平台、数据编码发射机、数据链监控器和飞行轨迹记录仪，其中，高速通用计算机、跟踪雷达和飞行轨迹记录仪顺序连接，显示平台、高速通用计算机和雷达稳定平台顺序连接，显示平台和高速通用计算机分别与数据编码发射机连接，数据编码发射机，数据链监控器和显示平台顺序连接；控制子系统装载在飞机上，包括自动驾驶仪、数据链接收机、接收译码器、自动驾驶仪耦合器、自动油门控制器和机上雷达设备，其中、数据链接收机、接收译码器、自动驾驶仪耦合器和自动驾驶仪顺序连接，自动油门控制器和自动驾驶仪双向连接；引导子系统中的数据编码发射机和控制子系统中的数据链接收机通过无线电波连接，引导子系统中的跟踪雷达与控制子系统中的机上雷达设备通过Ka-band信号连接。
所述的高速通用计算机内设有甲板运动补偿计算子模块、理想轨迹子模块、轨迹误差信号计算子模块、数据稳定处理子模块、飞机动力学信息子模块和导引律计算子模块，其中与雷达稳定平台双向相连的甲板运动补偿计算子模块经轨迹误差信号计算子模块分别连接导引律计算子模块及显示平台和数据编码发射机；数据稳定处理子模块的输入端分别与雷达稳定平台和跟踪雷达相连，数据稳定处理子模块的输出端与轨迹误差信号计算子模块的输入端相连接；导引律计算子模块的输入端连接于轨迹误差信号计算子模块和飞机动力学信息子模块，导引律计算子模块的输出端连接于数据编码发射机；理想轨迹子模块连接于轨迹误差信号计算子模块。
一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，包括设置舰母甲板运动预估器和舰母甲板运动补偿网络。
（1）设置舰母甲板运动预估器，用于预估                                                
Figure 314014DEST_PATH_IMAGE001
时刻后的舰母甲板运动信息，该舰母甲板运动预估器是利用卡尔曼最优滤波理论推导得到的一组递推方程，定义甲板沉浮运动位移
Figure 181475DEST_PATH_IMAGE002
是舰载机着舰引导控制系统状态向量
Figure 297199DEST_PATH_IMAGE003
的一个分量，状态向量
Figure 700761DEST_PATH_IMAGE003
在
Figure 243738DEST_PATH_IMAGE004
时刻的最优估计值
Figure 864075DEST_PATH_IMAGE005
为：       
Figure 517910DEST_PATH_IMAGE006
             （1）
式中，
Figure 477776DEST_PATH_IMAGE007
为变换矩阵，k为时间，
Figure 696048DEST_PATH_IMAGE008
 ，
Figure 538102DEST_PATH_IMAGE004
为预估时间，Ts为系统采样时间，
Figure 995629DEST_PATH_IMAGE009
为最优滤波值，预估
Figure 872318DEST_PATH_IMAGE001
时刻的舰母甲板运动位置信息
Figure 258562DEST_PATH_IMAGE010
分两步进行计算:
 利用离散系统卡尔曼滤波方程组，递推计算k时刻舰载机着舰引导系统状态的卡尔曼最优滤波值
Figure 849129DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 518008DEST_PATH_IMAGE012
           （2）
式中，
Figure 573689DEST_PATH_IMAGE013
为状态矢量x从tk-1时刻转移到tk时刻的“状态转移矩阵”，
Figure 888870DEST_PATH_IMAGE014
为上一时刻最优滤波值；
Figure 953778DEST_PATH_IMAGE015
为最优预测值；zk为tk时刻的观测矢量，
Figure 477163DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 703745DEST_PATH_IMAGE017
时刻的观测矢量
Figure 7688DEST_PATH_IMAGE018
与状态矢量
Figure 112172DEST_PATH_IMAGE003
间的观测系数矩阵，
Figure 490064DEST_PATH_IMAGE018
与
Figure 153126DEST_PATH_IMAGE003
两个矢量是基于离散形式的卡尔曼滤波理论，建立的甲板沉浮运动的离散数学模型，即
Figure 616469DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 23179DEST_PATH_IMAGE003
为
Figure 317894DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量，
Figure 89541DEST_PATH_IMAGE020
为上一时刻状态矢量；
Figure 595172DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 539995DEST_PATH_IMAGE022
时刻的动态噪声矢量对
Figure 897344DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量
Figure 397595DEST_PATH_IMAGE003
影响的噪声系数矩阵，
Figure 647573DEST_PATH_IMAGE023
为系统动态噪声，其方差阵为；
Figure 30330DEST_PATH_IMAGE025
为观测噪声，其方差阵为
Figure 17878DEST_PATH_IMAGE026
。
最优增益矩阵
Figure 242186DEST_PATH_IMAGE027
：
           
Figure 631579DEST_PATH_IMAGE028
            （3）
最优滤波误差协方差阵：
          
Figure 686046DEST_PATH_IMAGE030
                      （4）
最优预测误差协方差阵
Figure 776362DEST_PATH_IMAGE031
：
       
Figure 957944DEST_PATH_IMAGE032
            （5）
式中, 
Figure 475513DEST_PATH_IMAGE033
为上一时刻最优滤波误差协方差阵；
Figure 673539DEST_PATH_IMAGE034
为舰载机引导系统动态噪声
Figure 301966DEST_PATH_IMAGE023
的方差阵，
Figure 603635DEST_PATH_IMAGE026
为舰载机引导系统观测噪声
Figure 292105DEST_PATH_IMAGE025
的方差阵；
Figure 413645DEST_PATH_IMAGE035
分别表示
Figure 845763DEST_PATH_IMAGE016
,
Figure 568649DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 365704DEST_PATH_IMAGE021
的转置矩阵，其中状态转移矩阵，噪声系数矩阵
Figure 7087DEST_PATH_IMAGE021
及观测系数矩阵
Figure 17768DEST_PATH_IMAGE016
分别为：
       
Figure 48041DEST_PATH_IMAGE036
                             （6）
式中，为系统采样周期，为甲板运动方程的系统矩阵；
Figure 409380DEST_PATH_IMAGE039
=0.36；
Figure 548238DEST_PATH_IMAGE040
=0.06；
Figure 193983DEST_PATH_IMAGE041
为甲板运动方程的干扰（或控制）矩阵；
Figure 332447DEST_PATH_IMAGE042
=0.6，
Figure 114458DEST_PATH_IMAGE043
为时间。
Figure 486533DEST_PATH_IMAGE044
 利用公式(1)计算最优估计值
Figure 557257DEST_PATH_IMAGE005
变换矩阵
Figure 174446DEST_PATH_IMAGE007
的计算式为
      （7）
式中，
Figure 619520DEST_PATH_IMAGE046
，本发明的舰母甲板运动预估器仅对
Figure 239857DEST_PATH_IMAGE004
时刻后的甲板沉浮运动位移信息估计值
Figure 409805DEST_PATH_IMAGE047
，按照公式(1)展开得到：
Figure 166409DEST_PATH_IMAGE048
   （8）
由于参数
Figure 145866DEST_PATH_IMAGE049
很小，上式近似为
Figure 987920DEST_PATH_IMAGE050
             （9）
式中，
Figure 946911DEST_PATH_IMAGE051
为甲板沉浮运动位移的最优滤波值；
Figure 761283DEST_PATH_IMAGE052
为甲板沉浮运动速度的最优滤波值。
（2）设置舰母甲板运动补偿网络并用于着舰引导系统与控制系统
舰母甲板运动补偿网络，包括纵向甲板运动补偿网络和侧向甲板运动补偿网络，纵向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的纵向导引律中，侧向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的侧向导引律中。
①    基于纵向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的纵向导引律
在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母甲板运动信息，设置纵向甲板运动补偿网络。
引入纵向甲板运动补偿网络的纵向导引律计算表述式：
Figure 646063DEST_PATH_IMAGE053
以此表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向引导补偿网络，式中为纵向引导控制律，
Figure 905509DEST_PATH_IMAGE056
为比例项增益、
Figure 459725DEST_PATH_IMAGE057
为积分项增益、
Figure 276371DEST_PATH_IMAGE058
为微分项增益、
Figure 75700DEST_PATH_IMAGE059
为二次微分项增益，
Figure 599085DEST_PATH_IMAGE060
为高度偏差指令信号，
Figure 91246DEST_PATH_IMAGE061
为甲板运动信息经过甲板运动预估器再经过甲板运动补偿网络之后的输出信号，也称为甲板运动补偿指令，Hcom为舰载机参考飞行高度指令信号，H为舰载机实际飞行高度反馈信号，s为复变量，其中系数KP、Ki、Kd、Kdd、K0通过舰载机飞行的实际高度反馈信号H对舰载机飞行参考高度指令信号Hcom的响应进行寻优获得。Hc为纵向甲板运动补偿信号，它是纵向甲板运动信号经过纵向甲板运动补偿网络后得到的信号，其中纵向甲板运动信号的表达式为
Figure 896653DEST_PATH_IMAGE062
式中，
Figure 234094DEST_PATH_IMAGE063
为甲板的垂直起伏运动位移信号，它是通过甲板运动预估器预估获得；
Figure 877565DEST_PATH_IMAGE064
为甲板的俯仰运动信号，
Figure 275048DEST_PATH_IMAGE065
为期望降落点到舰尾的距离，纵向甲板运动补偿网络的传递函数表示为
Figure 66286DEST_PATH_IMAGE066
其中
Figure 711812DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 209790DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 43754DEST_PATH_IMAGE069
为补偿网络参数，可以通过频率响应法进行设计。
基于纵向导引信号的纵向姿态控制律计算表述式为：
Figure 56709DEST_PATH_IMAGE070
此次表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向姿态补偿网络，式中
Figure 939214DEST_PATH_IMAGE071
为纵向姿态引导控制律， 
Figure 354015DEST_PATH_IMAGE072
为俯仰角反馈增益，为俯仰角速率反馈增益，这两个参数能够通过根轨迹设计方法来寻优获得；
Figure 360596DEST_PATH_IMAGE074
为舰载机飞行实际俯仰角增量，为舰载机飞行实际俯仰角速率增量。
②    基于侧向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的侧向导引律
     在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母侧向甲板运动信息，设置侧向甲板运动补偿网络。
舰上引导子系统中的侧向导引律计算表述式为：
Figure 316100DEST_PATH_IMAGE076
=
Figure 491866DEST_PATH_IMAGE077
式中
Figure 977949DEST_PATH_IMAGE078
为着舰轨迹侧向偏离误差；
Figure 202257DEST_PATH_IMAGE079
为期望的着舰轨迹侧向偏离；
Figure 326071DEST_PATH_IMAGE080
为实际的着舰轨迹侧向偏离；
Figure 672739DEST_PATH_IMAGE081
为复变量；
Figure 147582DEST_PATH_IMAGE082
为侧向引导控制律，
Figure 739363DEST_PATH_IMAGE056
为比例项增益、
Figure 920946DEST_PATH_IMAGE057
为积分项增益、
Figure 172935DEST_PATH_IMAGE058
为微分项增益，通过舰载机飞行的实际侧向偏离反馈信号
Figure 72758DEST_PATH_IMAGE083
对舰载机飞行参考侧向偏离指令信号
Figure 701186DEST_PATH_IMAGE084
的响应进行寻优获得；
Figure 65171DEST_PATH_IMAGE085
为侧向甲板运动补偿信号，通过下述计算过程获得：
Figure 980738DEST_PATH_IMAGE086
式中，为重力加速度，
Figure 799975DEST_PATH_IMAGE087
为飞机离航母着舰点的水平距离；为雷达测量轴跟踪舰体坐标系水平轴的偏摆角；为
Figure 221095DEST_PATH_IMAGE087
的微分；
Figure 958369DEST_PATH_IMAGE090
为的微分，
Figure 61640DEST_PATH_IMAGE091
为
Figure 780941DEST_PATH_IMAGE088
的二次微分。
所述侧向甲板运动补偿指令
Figure 492545DEST_PATH_IMAGE092
的计算公式推导过程描述如下：
由飞机动力学可知，侧向甲板运动补偿指令所产生的航迹偏转角
Figure 621224DEST_PATH_IMAGE093
及侧偏速率分别为
Figure 80467DEST_PATH_IMAGE095
  
因此                 
Figure 500133DEST_PATH_IMAGE097
式中，
Figure 570857DEST_PATH_IMAGE098
为复变量；为飞机进场速度。由侧向着舰几何可知，雷达测量轴跟踪舰母甲板中心线
Figure 573732DEST_PATH_IMAGE101
的侧偏速率为
Figure 928490DEST_PATH_IMAGE102
由偏航补偿指令
Figure 847904DEST_PATH_IMAGE103
，可得
Figure 542191DEST_PATH_IMAGE104
通常飞机着舰速度恒定，航母的航行速度亦恒定，故，因此，获得了上述所示的侧向甲板运动补偿信号计算公式。
基于侧向导引信号的侧向姿态控制律计算表述式为：
Figure 865167DEST_PATH_IMAGE106
Figure 260376DEST_PATH_IMAGE107
式中，
Figure 871486DEST_PATH_IMAGE108
为副翼舵偏角增量；
Figure 21845DEST_PATH_IMAGE109
为方向舵偏角增量；为舰载机飞行滚转角增量；
Figure 550095DEST_PATH_IMAGE111
为侧向引导控制律； 
Figure 953395DEST_PATH_IMAGE112
为舰载机飞行滚转角速率增量；
Figure 773190DEST_PATH_IMAGE113
为偏航角速率增量；
Figure 589836DEST_PATH_IMAGE114
为侧滑角增量；
Figure 326848DEST_PATH_IMAGE115
为迎角基准值，
Figure 912550DEST_PATH_IMAGE116
为洗出网络，
Figure 404711DEST_PATH_IMAGE117
为预估时间，
Figure 944539DEST_PATH_IMAGE118
、
Figure 485242DEST_PATH_IMAGE119
、
Figure 191030DEST_PATH_IMAGE120
、
Figure 588513DEST_PATH_IMAGE121
、
Figure 379752DEST_PATH_IMAGE122
为侧向姿态控制参数，可以利用根轨迹设计方法获得。
本发明的有益效果如下：
本发明由于在舰载机自动着舰引导控制系统中，设置了甲板运动预估器和甲板运动补偿网路，将甲板运动信息引进到舰载机着舰引导控制系统中，使舰载机的飞行轨迹随甲板运动的变化而变化，实现了飞机对甲板中心线侧偏运动的快速跟踪，从而减小了着舰误差，提高了着舰安全。
附图说明
图1为舰载机自动着舰引导控制系统的组成结构示意图。
图2为引入纵向甲板运动信息的纵向引导系统。
图3为纵向姿态控制系统。
图4为引入侧向甲板运动信息的侧向引导系统。
图5为侧向姿态控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制系统分为引导子系统和控制子系统，引导子系统装载在舰上，控制子系统装载在飞机上。自动着舰引导与控制系统（ACLS）由舰上引导子系统及飞机上控制子系统两部分组成如图1所示。
舰上引导子系统包括Ka波段跟踪雷达，雷达稳定平台，高速通用计算机，显示平台，数据编码发射机，数据链监控器，飞行轨迹记录仪。将轨迹误差信号经导引律处理后的信息从航空母舰以Ka-band信号的形式传送到飞机上。舰上引导子系统的跟踪雷达用圆锥型的扫描天线扫描，雷达系统不断跟踪飞机的轨迹，并将实际的跟踪轨迹与理想轨迹进行比较。
1、跟踪雷达
当飞机进入雷达截获窗时跟踪雷达锁定飞机，跟踪飞机的飞行轨迹，得到飞机相对于跟踪雷达测量坐标系中的飞行距离、方位角、俯仰角，直到飞机着舰或复飞。
用于ACLS的雷达是一种高精度的引导着舰雷达，由航向和下滑天线向飞机着陆方向发射左右及上下扫描的波束。当飞机穿过着陆窗后，跟踪雷达捕获便跟踪目标飞机，并在以跟踪雷达天线作为坐标原点的球坐标中对飞机进行测量。由高速通用计算机把跟踪雷达测得的飞机数据转换到由距离、高度和横向位置组成的笛卡尔坐标系，并将坐标原点设置在预定降落点的位置。感受航母甲板运动的雷达稳定平台靠近跟踪雷达天线，并将它测得的航母甲板运动信息输入到高速通用计算机，以便最终将飞机位置建立在稳定的水平坐标系里（惯性坐标系）。
雷达系统中的跟踪雷达，具有4英尺直径抛物面天线，0.5°波束宽度，工作在Ka 波段（33.2GHZ）的锥形扫描雷达，脉冲重复频率为2000脉冲/秒。峰值功率为40瓦。作用距离为8海里至300英尺。
雷达测量系统中的角传感器采用光学增量轴位编码器，其分辨率为14位。当雷达的万向轴围绕高低轴和方向角转动时，这些编码器便产生脉冲序列，通过缓冲计数器给出绝对角度。采用高分辨率高速计数器测量发射脉冲与接收脉冲之间的时间。
在发现目标之前，用雷达系统中的计算机控制跟踪雷达天线的高低角与方位角，使它按舰上交通管制计算机所给出的航向，以矩形搜索图形进行扫描。
发现目标后，天线的控制是由雷达跟踪系统实现。
2、 雷达稳定平台
它将实际检测的飞机位置信息转化到以甲板理想着舰点为原点的，可消去甲板运动影响惯性坐标系中。
将一个单轴加速度计固定在雷达稳定平台上，以直流信号形式测出垂直方向加速度，经具有多路开关的模/数转换器转变为数字信号。以此测出舰的起伏运动。
雷达稳定平台的主要作用是将舰运动信息提供给计算机，从而可以在惯性空间坐标中进行测量飞机运动。另外提供甲板运动补偿指令。
3、高速通用计算机
用于建立惯性稳定着舰测量坐标系，对着舰误差信号进行滤波处理，并进行导引律计算。
中有两台计算机。每台均以20次/秒速率为两架进场飞机执行所有计算任务。计算机还计算两套余度系统的在线诊断，及离线监控。并将引导误差及指令调制成甚高频载波。均以10次/秒发送至飞机。另外还发送以下离散信息：着陆检查（Landing Check）、ACL锁定（Lock on）、自动驾驶仪可耦合（Autopilot coupler available）、指令控制、话音、10秒、复飞等。
高速通用计算机主要任务是按照飞机的距离及下滑坡度要求计算出高度给定信号，并与实际的高度进行比较，形成高度偏差信号。另外在侧向通道，将测得的飞机横向位置与航母甲板中心线位置进行比较，形成横向侧偏信号。根据轨迹导引动特性要求以及抗甲板运动，抗雷达电子噪声等因素，对上述两种误差按一定导引律进行滤波、限幅微分、积分等处理。然后形成数据链发送至飞机。
4、数据链监控器
数据链监控器不断检测数据链所传输的飞行轨迹误差。如果误差不符合要求，系统将转入模态II或模态III或者产生一个复飞信号。模态II是指仪表着舰系统工作模态，即在驾驶舱内利用指针仪表或平显仪的指示，利用自动着舰引导系统所提供的误差信息，进行手控着舰，将飞机引导至离舰约3/4n mile 处。模态III是指舰上控制进场系统，即飞行员通过舰上的控制台操纵员给出的指令信息完成着舰任务。
5、显示平台
监视和控制系统各种功能。
对自动进场进行监控，并且当数据链监控器、自动驾驶仪耦合器、自动驾驶仪出现故障时由显示设备的操作员执行模态III——进行话音着陆（talk-down）。在执行模态III时，操作员记下飞机型号、数据链地址等。并在某种情况下进行复飞操作。
显示设备还可记下每架飞机着舰轨迹、飞行速度、下降速度、舰运动、以及撞舰速度，以记录驾驶结果。
飞机上控制子系统包括自动驾驶仪（自动飞行控制系统），数据链接收机，接收译码器，自动驾驶仪耦合器，自动油门控制器和雷达增强器。
1、自动驾驶仪
自动驾驶仪安装在飞机上，它是数据链和飞机控制面板之间的接口。飞行员利用它来选择自动着舰引导子系统。在自动驾驶仪中可以提供状态转换和信号的状态，接通逻辑电路，控制信号限制。另外用它来处理数据链发送来的操纵飞机的俯仰角和滚转角的信号，并将它耦合到飞控系统。
2、数据链接收机
数据链接收机收到舰上发送的数据链的信号，经滤波后，将信号送到飞行控制系统。
3、接收译码器
接收译码器从舰上引导子系统的跟踪雷达获得下滑轨迹误差信号，并将此信号显示在仪表的十字指针上。在模态I时，驾驶员借助仪表的指示对自动驾驶仪进行监控，模态I是指全自动着舰模态；在模态II着舰时，驾驶员则借助仪表指示发出指令信号，驾驶飞机着舰。
4、自动驾驶仪耦合器
自动驾驶仪耦合器与自动驾驶仪相耦合后完成飞机轨迹运动的自动控制。
5、自动油门控制器
自动油门控制器可自动调节油门以保证在着舰过程中飞行迎角和飞行速度不变。它利用来自迎角传感器，加速度计，驾驶杆位移信息以及舰上信号，以自动地控制与发动机油门相连的电机伺服机构。
6、机上雷达设备
飞机上的雷达设备用来接收由跟踪雷达发出的Ka-band信号，然后将飞机的位置数据又以X-band信号的形式发送给航空母舰。
根据系统结构图，说明自动着舰引导与控制系统的工作机理，当飞机进入雷达截获窗口后，跟踪雷达不断地跟踪飞机，并将跟踪天线的角信息及距离信息经数字编码送入高速通用计算机，与此同时亦将雷达稳定平台所测得的甲板运动信息送入高速通用计算机，经数据处理，使跟踪雷达的跟踪信息中消去了舰的横滚、俯仰、航向及起伏的影响，从而获得飞机在惯性空间坐标系中的精确位置。此惯性空间的测量坐标系的原点设在飞机预期降落点，X轴沿着跑道中心线，Z轴沿航母垂直方向。
将飞机惯性空间中的坐标信息与贮存于高速通用计算机中的优化后的理想轨迹进行比较，由此产生两种指令信息：
一是轨迹误差指令信息，通过地—空数据链发送至飞机。误差信息包含纵向的着舰高度误差以及侧向的飞机相对舰上测量坐标系，即飞行甲板中心线的侧偏。飞机接收误差信号，通过指针式仪表或平显仪显示给驾驶员。
二是飞控指令信息，或者自动驾驶仪信息，也通过地-空数据链发送至飞机。轨迹的引导指令包括纵向与侧向两个通道，它们分别由纵向与侧向引导误差经各自的导引律计算而形成的。在纵侧向引导指令的作用下，通过飞控系统不断纠正自己的航迹，使飞机力图按设置的理想轨迹飞行，即纵向按3.5°左右的下滑轨迹，侧向按跑道中间线飞行。
在高速通用计算机中存贮了不同飞机的轨迹规律，以满足不同飞机的导引的要求。在高速通用计算机中所贮存的理想轨迹可以按情况作临时变动。例如可作恒定下滑角进场，陆上拉平进场，或像V/STOL飞机的大角度进场，以及直升机的悬浮进场等。
为了减少着舰的散布误差，提高着舰精度，在着舰前12秒时进行甲板运动补偿，也即由雷达稳定平台所感受到的甲板运动信息引入高速通用计算机，进行补偿信息计算，然后与误差信息一起发送至飞机，使飞机跟随甲板运动作相应的机动，以减少由于甲板运动而引起的着舰误差。
为实现上述目的，设置舰母甲板运动预估器和舰母甲板运动补偿网络，将甲板运动信息包括甲板纵向运动信息和甲板侧向运动信息引入到舰载机自动着舰引导控制系统中，使舰载机着舰轨迹随舰母甲板运动轨迹变化而变化，以减小着舰误差。
（1）设置舰母甲板运动预估器，用于预估
Figure 458566DEST_PATH_IMAGE001
时刻后的舰母甲板运动信息，该舰母甲板运动预估器是利用卡尔曼最优滤波理论推导得到的一组递推方程，定义甲板沉浮运动位移是舰载机着舰引导控制系统状态向量
Figure 103358DEST_PATH_IMAGE003
的一个分量，状态向量
Figure 319576DEST_PATH_IMAGE003
在
Figure 264398DEST_PATH_IMAGE004
时刻的最优估计值
Figure 616882DEST_PATH_IMAGE005
为：      
 
Figure 621747DEST_PATH_IMAGE006
             （1）
式中，
Figure 623463DEST_PATH_IMAGE007
为变换矩阵，k为时间，
Figure 44080DEST_PATH_IMAGE008
 ，
Figure 578967DEST_PATH_IMAGE004
为预估时间，Ts为系统采样时间，为最优滤波值，预估
Figure 414385DEST_PATH_IMAGE001
时刻的舰母甲板运动位置信息
Figure 701010DEST_PATH_IMAGE010
分两步进行计算:
Figure 588938DEST_PATH_IMAGE011
 利用离散系统卡尔曼滤波方程组，递推计算k时刻舰载机着舰引导系统状态的卡尔曼最优滤波值
Figure 873289DEST_PATH_IMAGE009
：
           （2）
式中
Figure 172869DEST_PATH_IMAGE013
为状态矢量x从tk-1时刻转移到tk时刻的“状态转移矩阵”，为上一时刻最优滤波值；
Figure 872021DEST_PATH_IMAGE015
为最优预测值；zk为tk时刻的观测矢量，为
Figure 901736DEST_PATH_IMAGE017
时刻的观测矢量与状态矢量间的观测系数矩阵，
Figure 138048DEST_PATH_IMAGE018
与
Figure 242270DEST_PATH_IMAGE003
两个矢量是基于离散形式的卡尔曼滤波理论，建立的甲板沉浮运动的离散数学模型，即
Figure 965156DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 762211DEST_PATH_IMAGE003
为
Figure 433364DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量，
Figure 669173DEST_PATH_IMAGE020
为上一时刻状态矢量；
Figure 742171DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 336226DEST_PATH_IMAGE022
时刻的动态噪声矢量对
Figure 940700DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量
Figure 133784DEST_PATH_IMAGE003
影响的噪声系数矩阵，
Figure 272641DEST_PATH_IMAGE023
为系统动态噪声，其方差阵为
Figure 416921DEST_PATH_IMAGE024
；为观测噪声，其方差阵为
Figure 776544DEST_PATH_IMAGE026
，
最优增益矩阵
Figure 148620DEST_PATH_IMAGE027
：
           
Figure 783126DEST_PATH_IMAGE028
            （3）
最优滤波误差协方差阵：
          
Figure 738629DEST_PATH_IMAGE030
                      （4）
最优预测误差协方差阵
Figure 281606DEST_PATH_IMAGE031
：
       
Figure 574047DEST_PATH_IMAGE032
            （5）
式中, 为上一时刻最优滤波误差协方差阵；为舰载机引导系统动态噪声
Figure 394302DEST_PATH_IMAGE023
的方差阵，为舰载机引导系统观测噪声
Figure 897145DEST_PATH_IMAGE025
的方差阵；
Figure 508254DEST_PATH_IMAGE035
分别表示
Figure 658613DEST_PATH_IMAGE016
,
Figure 925646DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 422749DEST_PATH_IMAGE021
的转置矩阵，其中状态转移矩阵，噪声系数矩阵
Figure 412888DEST_PATH_IMAGE021
及观测系数矩阵
Figure 963955DEST_PATH_IMAGE016
分别为：
       
Figure 28863DEST_PATH_IMAGE036
                             （6）
其中，
Figure 113100DEST_PATH_IMAGE037
为系统采样周期，
Figure 277365DEST_PATH_IMAGE038
为甲板运动方程的系统矩阵；=0.36；
Figure 184327DEST_PATH_IMAGE040
=0.06；
Figure 624536DEST_PATH_IMAGE041
为甲板运动方程的干扰（或控制）矩阵；=0.6，
Figure 314722DEST_PATH_IMAGE043
为时间。
Figure 721433DEST_PATH_IMAGE044
 利用公式(1)计算最优估计值
Figure 281727DEST_PATH_IMAGE005
变换矩阵
Figure 354506DEST_PATH_IMAGE007
的计算式为
Figure 633041DEST_PATH_IMAGE045
      （7）
式中，
Figure 577863DEST_PATH_IMAGE046
，本发明的舰母甲板运动预估器仅对
Figure 930347DEST_PATH_IMAGE004
时刻后的甲板沉浮运动位移信息估计值，按照公式(1)展开得到：
Figure 733666DEST_PATH_IMAGE048
   （8）
由于参数
Figure 419863DEST_PATH_IMAGE049
很小，上式近似为
Figure 689170DEST_PATH_IMAGE050
             （9）
式中，
Figure 864936DEST_PATH_IMAGE051
为甲板沉浮运动位移的最优滤波值；为甲板沉浮运动速度的最优滤波值。
（2）设置舰母甲板运动补偿网络并用于着舰引导系统与控制系统
舰母甲板运动补偿网络，包括纵向甲板运动补偿网络和侧向甲板运动补偿网络，纵向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的纵向导引律中，侧向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的侧向导引律中。
①  基于纵向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的纵向导引律
在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母甲板运动信息，设置纵向甲板运动补偿网络。
引入纵向甲板运动补偿网络的纵向导引律计算表述式：
Figure 575327DEST_PATH_IMAGE053
Figure 964720DEST_PATH_IMAGE054
以此表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向引导补偿网络，式中
Figure 249071DEST_PATH_IMAGE055
为纵向引导控制律，
Figure 458335DEST_PATH_IMAGE056
为比例项增益、
Figure 548651DEST_PATH_IMAGE057
为积分项增益、
Figure 294015DEST_PATH_IMAGE058
为微分项增益、
Figure 749267DEST_PATH_IMAGE059
为二次微分项增益，
Figure 711407DEST_PATH_IMAGE060
为高度偏差指令信号，
Figure 277518DEST_PATH_IMAGE061
为甲板运动信息经过甲板运动预估器再经过甲板运动补偿网络之后的输出信号，也称为甲板运动补偿指令，Hcom为舰载机参考飞行高度指令信号，H为舰载机实际飞行高度反馈信号，s为复变量，其中系数KP、Ki、Kd、Kdd、K0通过舰载机飞行的实际高度反馈信号H对舰载机飞行参考高度指令信号Hcom的响应进行寻优获得。Hc为纵向甲板运动补偿信号，它是纵向甲板运动信号经过纵向甲板运动补偿网络后得到的信号，其中纵向甲板运动信号的表达式为
Figure 375924DEST_PATH_IMAGE062
式中，
Figure 64394DEST_PATH_IMAGE063
为甲板的垂直起伏运动位移信号，它是通过甲板运动预估器预估获得；
Figure 764364DEST_PATH_IMAGE064
为甲板的俯仰运动信号，
Figure 196482DEST_PATH_IMAGE065
为期望降落点到舰尾的距离，纵向甲板运动补偿网络的传递函数表示为
Figure 414974DEST_PATH_IMAGE066
式中，
Figure 274346DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 883182DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 354877DEST_PATH_IMAGE069
为补偿网络参数，可以通过频率响应法进行设计。
基于纵向导引信号的纵向姿态控制律计算表述式为：
Figure 427875DEST_PATH_IMAGE070
此次表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向姿态补偿网络，式中
Figure 395831DEST_PATH_IMAGE071
为纵向姿态引导控制律， 
Figure 554280DEST_PATH_IMAGE072
为俯仰角反馈增益，
Figure 328201DEST_PATH_IMAGE073
为俯仰角速率反馈增益，这两个参数能够通过根轨迹设计方法来寻优获得；
Figure 19820DEST_PATH_IMAGE074
为舰载机飞行实际俯仰角增量，为舰载机飞行实际俯仰角速率增量。
②    基于侧向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的侧向导引律
     在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母侧向甲板运动信息，设置侧向甲板运动补偿网络。
舰上引导子系统中的侧向导引律计算表述式为：
Figure 538843DEST_PATH_IMAGE076
=
Figure 116455DEST_PATH_IMAGE077
式中，
Figure 164045DEST_PATH_IMAGE078
为着舰轨迹侧向偏离误差；
Figure 473804DEST_PATH_IMAGE079
为期望的着舰轨迹侧向偏离；
Figure 842730DEST_PATH_IMAGE080
为实际的着舰轨迹侧向偏离；为复变量；
Figure 798234DEST_PATH_IMAGE082
为侧向引导控制律，
Figure 341211DEST_PATH_IMAGE056
为比例项增益、
Figure 961548DEST_PATH_IMAGE057
为积分项增益、
Figure 553066DEST_PATH_IMAGE058
为微分项增益，通过舰载机飞行的实际侧向偏离反馈信号
Figure 79643DEST_PATH_IMAGE083
对舰载机飞行参考侧向偏离指令信号
Figure 793522DEST_PATH_IMAGE084
的响应进行寻优获得；
Figure 573259DEST_PATH_IMAGE085
为侧向甲板运动补偿信号，通过下述计算过程获得：
Figure 30785DEST_PATH_IMAGE123
式中，
Figure 907474DEST_PATH_IMAGE042
为重力加速度，为飞机离航母着舰点的水平距离；
Figure 560751DEST_PATH_IMAGE088
为雷达测量轴跟踪舰体坐标系水平轴的偏摆角；
Figure 821969DEST_PATH_IMAGE089
为
Figure 490847DEST_PATH_IMAGE087
的微分；
Figure 546528DEST_PATH_IMAGE090
为
Figure 363174DEST_PATH_IMAGE088
的微分，
Figure 365765DEST_PATH_IMAGE091
为
Figure 450003DEST_PATH_IMAGE088
的二次微分。
所述侧向甲板运动补偿指令
Figure 676585DEST_PATH_IMAGE092
的计算公式推导过程描述如下：
由飞机动力学可知，侧向甲板运动补偿指令
Figure 918210DEST_PATH_IMAGE092
所产生的航迹偏转角
Figure 521230DEST_PATH_IMAGE093
及侧偏速率
Figure 961438DEST_PATH_IMAGE094
分别为
  
Figure 589308DEST_PATH_IMAGE096
因此                 
式中，
Figure 228417DEST_PATH_IMAGE098
为复变量；
Figure 62381DEST_PATH_IMAGE099
为飞机进场速度。由侧向着舰几何可知，雷达测量轴
Figure 13019DEST_PATH_IMAGE100
跟踪舰母甲板中心线
Figure 957841DEST_PATH_IMAGE101
的侧偏速率为
Figure 865318DEST_PATH_IMAGE102
由偏航补偿指令
Figure 807866DEST_PATH_IMAGE103
，可得
Figure 308118DEST_PATH_IMAGE104
通常飞机着舰速度恒定，航母的航行速度亦恒定，故，因此，获得了上述所示的侧向甲板运动补偿信号计算公式。
基于侧向导引信号的侧向姿态控制律计算表述式为：
Figure 439388DEST_PATH_IMAGE107
式中
Figure 364618DEST_PATH_IMAGE108
为副翼舵偏角增量；
Figure 152708DEST_PATH_IMAGE109
为方向舵偏角增量；
Figure 542101DEST_PATH_IMAGE110
为舰载机飞行滚转角增量；
Figure 560873DEST_PATH_IMAGE111
为侧向引导控制律； 
Figure 35716DEST_PATH_IMAGE112
为舰载机飞行滚转角速率增量；
Figure 126032DEST_PATH_IMAGE113
为偏航角速率增量；
Figure 307615DEST_PATH_IMAGE114
为侧滑角增量；
Figure 323719DEST_PATH_IMAGE115
为迎角基准值，
Figure 20279DEST_PATH_IMAGE116
为洗出网络，
Figure 648707DEST_PATH_IMAGE117
为预估时间，
Figure 950375DEST_PATH_IMAGE118
、、、、为侧向姿态控制参数，可以利用根轨迹设计方法获得。 

Claims (1)

1.一种基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法，其特征在于，包括设置舰母甲板运动预估器和舰母甲板运动补偿网络，
（1）设置舰母甲板运动预估器，用于预估                                                时刻后的舰母甲板运动信息，该舰母甲板运动预估器是利用卡尔曼最优滤波理论推导得到的一组递推方程，定义甲板沉浮运动位移
Figure 662720DEST_PATH_IMAGE002
是舰载机着舰引导控制系统状态向量
Figure 123789DEST_PATH_IMAGE003
的一个分量，状态向量
Figure 239119DEST_PATH_IMAGE003
在
Figure 418428DEST_PATH_IMAGE004
时刻的最优估计值为：
 
Figure 523973DEST_PATH_IMAGE006
             （1）
式中，为变换矩阵，k为时间，
Figure 214159DEST_PATH_IMAGE008
 ，
Figure 230657DEST_PATH_IMAGE004
为预估时间，Ts为系统采样时间，为最优滤波值，预估
Figure 687232DEST_PATH_IMAGE001
时刻的舰母甲板运动位置信息分两步进行计算:
Figure 137685DEST_PATH_IMAGE011
 利用离散系统卡尔曼滤波方程组，递推计算k时刻舰载机着舰引导系统状态的卡尔曼最优滤波值
Figure 427852DEST_PATH_IMAGE009
：
Figure 370401DEST_PATH_IMAGE012
           （2）
式中，
Figure 995286DEST_PATH_IMAGE013
为状态矢量x从tk-1时刻转移到tk时刻的“状态转移矩阵”，
Figure 353586DEST_PATH_IMAGE014
为上一时刻最优滤波值；为最优预测值；zk为tk时刻的观测矢量，
Figure 628021DEST_PATH_IMAGE016
为
Figure 490934DEST_PATH_IMAGE017
时刻的观测矢量与状态矢量
Figure 963690DEST_PATH_IMAGE003
间的观测系数矩阵，
Figure 185724DEST_PATH_IMAGE018
与
Figure 283737DEST_PATH_IMAGE003
两个矢量是基于离散形式的卡尔曼滤波理论，建立的甲板沉浮运动的离散数学模型，即
Figure 249418DEST_PATH_IMAGE019
其中
Figure 431001DEST_PATH_IMAGE003
为
Figure 807625DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量，
Figure 645131DEST_PATH_IMAGE020
为上一时刻状态矢量；
Figure 899657DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 201325DEST_PATH_IMAGE022
时刻的动态噪声矢量
Figure 499582DEST_PATH_IMAGE023
对
Figure 73652DEST_PATH_IMAGE017
时刻状态矢量
Figure 381137DEST_PATH_IMAGE003
影响的噪声系数矩阵，
Figure 271732DEST_PATH_IMAGE023
为系统动态噪声，其方差阵为
Figure 760132DEST_PATH_IMAGE024
；为观测噪声，其方差阵为，
最优增益矩阵：
            
Figure 271830DEST_PATH_IMAGE028
            （3）
最优滤波误差协方差阵
Figure 367962DEST_PATH_IMAGE029
：
           
Figure 204200DEST_PATH_IMAGE030
                      （4）
最优预测误差协方差阵
Figure 69388DEST_PATH_IMAGE031
：
        
Figure 145928DEST_PATH_IMAGE032
            （5）
式中, 
Figure 414842DEST_PATH_IMAGE033
为上一时刻最优滤波误差协方差阵；为舰载机引导系统动态噪声
Figure 774465DEST_PATH_IMAGE023
的方差阵，
Figure 84224DEST_PATH_IMAGE026
为舰载机引导系统观测噪声
Figure 92631DEST_PATH_IMAGE025
的方差阵；
Figure 834453DEST_PATH_IMAGE035
分别表示
Figure 611916DEST_PATH_IMAGE016
,
Figure 279527DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 509651DEST_PATH_IMAGE021
的转置矩阵，其中状态转移矩阵
Figure 69813DEST_PATH_IMAGE013
，噪声系数矩阵及观测系数矩阵分别为：
        
Figure 585611DEST_PATH_IMAGE036
                             （6）
式中，
Figure 918503DEST_PATH_IMAGE037
为系统采样周期，为甲板运动方程的系统矩阵；
Figure 181436DEST_PATH_IMAGE039
=0.36；
Figure 448470DEST_PATH_IMAGE040
=0.06；
Figure 834321DEST_PATH_IMAGE041
为甲板运动方程的干扰（或控制）矩阵；
Figure 175303DEST_PATH_IMAGE042
=0.6，为时间；
Figure 874061DEST_PATH_IMAGE044
 利用公式(1)计算最优估计值
Figure 548756DEST_PATH_IMAGE005
变换矩阵
Figure 72142DEST_PATH_IMAGE007
的计算式为
Figure 688937DEST_PATH_IMAGE045
      （7）
式中，
Figure 602666DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure 831784DEST_PATH_IMAGE047
的上标为
Figure 412938DEST_PATH_IMAGE048
，其中
Figure 748105DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 663977DEST_PATH_IMAGE050
为预估时间，本发明的舰母甲板运动预估器仅对
Figure 680475DEST_PATH_IMAGE004
时刻后的甲板沉浮运动位移信息估计值
Figure 178452DEST_PATH_IMAGE051
，按照公式(1)展开得到：
Figure 375865DEST_PATH_IMAGE052
   （8）
由于参数
Figure 529766DEST_PATH_IMAGE053
很小，上式近似为
Figure 599222DEST_PATH_IMAGE054
             （9）
式中，
Figure 951706DEST_PATH_IMAGE055
为甲板沉浮运动位移的最优滤波值；
Figure 831937DEST_PATH_IMAGE056
为甲板沉浮运动速度的最优滤波值；
（2）设置舰母甲板运动补偿网络并用于着舰引导系统与控制系统
舰母甲板运动补偿网络，包括纵向甲板运动补偿网络和侧向甲板运动补偿网络，纵向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的纵向导引律中，侧向甲板运动补偿网络被施加于舰上引导子系统的侧向导引律中，
基于纵向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的纵向导引律
在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母甲板运动信息，设置纵向甲板运动补偿网络，
引入纵向甲板运动补偿网络的纵向导引律计算表述式：
Figure 958287DEST_PATH_IMAGE057
Figure 316587DEST_PATH_IMAGE058
以此表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向引导补偿网络，式中为纵向引导控制律，
Figure 823978DEST_PATH_IMAGE060
为比例项增益、
Figure 686892DEST_PATH_IMAGE061
为积分项增益、
Figure 596685DEST_PATH_IMAGE062
为微分项增益、
Figure 923762DEST_PATH_IMAGE063
为二次微分项增益，
Figure 145795DEST_PATH_IMAGE064
为高度偏差指令信号，
Figure 745273DEST_PATH_IMAGE065
为纵向甲板运动信息经过甲板运动预估器再经过甲板运动补偿网络之后的输出信号，也称为纵向甲板运动补偿指令，Hcom为舰载机参考飞行高度指令信号，H为舰载机实际飞行高度反馈信号，s为复变量，其中系数KP、Ki、Kd、Kdd、K0通过舰载机飞行的实际高度反馈信号H对舰载机飞行参考高度指令信号Hcom的响应进行寻优获得，
Hc为纵向甲板运动补偿指令，它是纵向甲板运动信息经过甲板运动预估器再经过甲板运动补偿网络之后的输出信号，其中纵向甲板运动信号的表达式为
Figure 445376DEST_PATH_IMAGE066
式中，
Figure 626958DEST_PATH_IMAGE067
为甲板的垂直起伏运动位移信号，它是通过甲板运动预估器预估获得；
Figure 770626DEST_PATH_IMAGE068
为甲板的俯仰运动信号，为期望降落点到舰尾的距离，纵向甲板运动补偿网络的传递函数表示为
Figure 361193DEST_PATH_IMAGE070
式中，、
Figure 961119DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure 27864DEST_PATH_IMAGE073
为补偿网络参数，通过频率响应法进行设计；
基于纵向导引信号的纵向姿态控制律计算表述式为：
此次表达式在高速通用计算机的导引律计算子模块中，设置纵向姿态补偿网络，式中
Figure 225944DEST_PATH_IMAGE075
为纵向姿态引导控制律， 
Figure 209950DEST_PATH_IMAGE076
为俯仰角反馈增益，
Figure 756469DEST_PATH_IMAGE077
为俯仰角速率反馈增益，这两个参数能够通过根轨迹设计方法来寻优获得；为舰载机飞行实际俯仰角增量，为舰载机飞行实际俯仰角速率增量；
基于侧向甲板运动补偿网络的舰上引导子系统的侧向导引律
     在航母自动着舰引导子系统中的高速通用计算机的导引律计算子模块中引入舰母侧向甲板运动信息，设置侧向甲板运动补偿网络，
舰上引导子系统中的侧向导引律计算表述式为：
Figure 534697DEST_PATH_IMAGE080
=
Figure 817780DEST_PATH_IMAGE081
式中，
Figure 201488DEST_PATH_IMAGE082
为着舰轨迹侧向偏离误差；
Figure 17741DEST_PATH_IMAGE083
为期望的着舰轨迹侧向偏离；
Figure 94281DEST_PATH_IMAGE084
为实际的着舰轨迹侧向偏离；
Figure 864660DEST_PATH_IMAGE085
为复变量；
Figure 740474DEST_PATH_IMAGE086
为侧向引导控制律，
Figure 725748DEST_PATH_IMAGE060
为比例项增益、
Figure 973189DEST_PATH_IMAGE061
为积分项增益、
Figure 230864DEST_PATH_IMAGE062
为微分项增益，通过舰载机飞行的实际侧向偏离反馈信号
Figure 284271DEST_PATH_IMAGE087
对舰载机飞行参考侧向偏离指令信号的响应进行寻优获得；
Figure 233739DEST_PATH_IMAGE089
为侧向甲板运动补偿信号，通过下述计算过程获得：
Figure 463863DEST_PATH_IMAGE090
式中，为重力加速度，
Figure 828297DEST_PATH_IMAGE091
为飞机离航母着舰点的水平距离；为雷达测量轴跟踪舰体坐标系水平轴的偏摆角；
Figure 462858DEST_PATH_IMAGE093
为
Figure 45017DEST_PATH_IMAGE091
的微分；
Figure 531494DEST_PATH_IMAGE094
为
Figure 619535DEST_PATH_IMAGE092
的微分，
Figure 572054DEST_PATH_IMAGE095
为
Figure 443058DEST_PATH_IMAGE092
的二次微分；
基于侧向导引信号的侧向姿态控制律计算表述式为：
Figure 298888DEST_PATH_IMAGE096
Figure 495514DEST_PATH_IMAGE097
式中为副翼舵偏角增量；
Figure 675271DEST_PATH_IMAGE099
为方向舵偏角增量；
Figure 136339DEST_PATH_IMAGE100
为舰载机飞行滚转角增量；为侧向引导控制律； 
Figure 666864DEST_PATH_IMAGE102
为舰载机飞行滚转角速率增量；为偏航角速率增量；
Figure 866601DEST_PATH_IMAGE104
为侧滑角增量；
Figure 405030DEST_PATH_IMAGE105
为迎角基准值，
Figure 55323DEST_PATH_IMAGE106
为洗出网络，
Figure 399717DEST_PATH_IMAGE107
为预估时间，
Figure 835377DEST_PATH_IMAGE108
、
Figure 29860DEST_PATH_IMAGE109
、
Figure 183761DEST_PATH_IMAGE110
、
Figure 66267DEST_PATH_IMAGE111
、
Figure 605701DEST_PATH_IMAGE112
为侧向姿态控制参数，利用根轨迹设计方法获得。
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