CN103994699A - 一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，采用弹上计算机设置高空的理想运动目标，然后按照比例导引规律，求出导弹的理想加速度并转换为过载指令，而导弹的过载控制器跟踪对该过载指令进行跟踪，最终完成爬升弹道的指令自动生成设计。本发明对初始发射的高度与姿态的要求范围较宽松，能精确控制导弹末段的高度，具有很好的智能性，导弹初始发射高度和导弹爬升末段高度可任意设定；全程过载可以进行饱和限制修正；末段爬升转平飞过程平滑，过载接近于0；指令设计中所有参数无需预先调整与修正，特别适合应用于智能导弹的多次爬升或任意轨迹规划中。

Description

一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法

技术领域

本发明属于导弹爬升弹道设计技术领域，尤其涉及一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法。

背景技术

传统导弹爬升弹道设计大多采用姿态指令加高度指令配合控制的方案，该方案要求导弹的初始高度与末段高度精确已知或者在假定值的小范围内变化，当如果机载导弹需要任意高度发射，该方案很难满足要求，当机载导弹为了战术突防需要，要求导弹进行二次或多次爬升时，传统方案也很难满足要求，主要原因是传统的姿态指令加高度指令相匹配的设计方式，是针对假定的一条理想弹道进行设计的，允许的摄动范围较小，本质上是针对质心位置的精确控制。

以往机载超声速导弹爬升弹道指令生成主要依靠设置按照理论程序弹道求取姿态角与高度期望信号，由导弹姿态与高度控制器对期望姿态角信号及期望高度信号进行跟踪而形成爬升弹道，该方法的缺陷是当初始发射高度不确定时，程序弹道方法鲁棒性较差；对初始发射高度的不确定范围有较大的限制，同时对导弹从机载发射的初始姿态要求范围也比较严格，

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，旨在解决以往机载超声速导弹爬升弹道指令生成方法存在的依靠设置按照理论程序弹道求取姿态角与高度期望信号，当初始发射高度不确定时，程序弹道方法鲁棒性较差的问题，

本发明实施例是这样实现的，一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，该超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法包括以下步骤：

根据不同高度空域超声速导弹的可用过载额度，生成指令使导弹进行自由爬升，并导弹满足第二阶段比例导引的条件为止生成常值的过载指令；

比例导引条件判断于虚拟目标设置环节；根据导弹的位置与姿态的变化，判断导弹是否满足进入比例导引爬升环节，满足要求，即可进行比例导引目标设置，并且保证比例导引爬升环节过程全程指令有界，爬升末段指令加速度为0；

比例导引指令生成环节；根据目标速度与位置信息设置，并按照比例导引规律生成满足工程要求的期望过载指令，导引导弹完成爬升弹道。

进一步，该超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法具体包括以下步骤：

步骤一、超声速导弹的初始状态为：导弹初始速度1Ma＜V_in＜5Ma，弹道初始倾角-π/6＜θ_in＜π/6，导弹初始高度y_m0＞0；

超声速导弹爬升弹道设计的任务为：在初始状态下，假定导弹飞行速度几乎不变，设计理想的纵向过载n_yb指令，导引导弹爬升，并到达期望高度y_mz＞y_m0；

步骤二、爬升转平飞弹道指令设计分为三段，第一段为自由爬升段，第二段为虚拟导引段，第三段为高空平飞段；

自由爬升段弹道指令过载为常值过载加限幅器组成；

虚拟导引段弹道指令过载由虚拟目标导引下按照比例导引生成加速度信号转换为过载信号而成；

高空平飞段弹道指令过载由高度误差与误差微分信号组成的PD控制器；形成过载期望信号；

因此在自由爬升段转虚拟导引段处需要设计第一次切换判断，而由虚拟导引段转入高空平飞段需要设计第二次切换判断，同时核心技术在于虚拟导引段虚拟目标的运动参数设计，使得导弹由虚拟导引段平滑进入高空平飞段时，无超调，过载指令小；

步骤三、切换判断设置：

第一次切换时刻t₁的选取判断：

为确保弹上计算机离散采样对时间的跳跃性选取，因此对高度给出10米的判断区间，当导弹高度第一次满足如下区间时，选取任意时刻为t₁即可；

y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v＜y＜y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v+10

其中y_m0为导弹的初始高度，y_mz为导弹爬高末段的最终目标高度，也就是导弹的期望平飞高度，其中k_v为爬升速度控制因子，当k_v取值较大时，则爬升过程较快，反之则爬升过程较慢，k_v的取值范围如下：

1/3＜k_v＜2/3

第二次切换时刻t₂的选取判断：

第二次切换时刻t₂选取导弹高度第一次距离目标高度10米时刻，即第一次满足：y＞y_mz-10的时刻选取为t₂；

步骤四、自由爬升段指令解算：

当时间t＜t₁时，进行自由爬升段指令解算，指令首先按照如下常值过载给出，然后通过输入限幅器，最终得到过载指令n_yb；

常值过载指令的产生：定义超声速导弹的初始过载指令为n_ya，设置n_ya＝10；

指令随高度变化的限幅处理：

将初始过载指令输入限幅器，输出定义为：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

而n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，根据飞行高度与导弹弹体特性确定；

步骤五，虚拟目标参数设置：

通过切换记录第一次切换时刻为t₁，记录此时导弹弹道倾角为θ₁，记录此时导弹的飞行距离坐标记录为x₁；

则虚拟目标的未知坐标设置为：

x_t＝(y_mz-(y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v))/tan(0.5*θ₁)+700*0.1*(t-t₁)+x₁

y_t＝y_mz；

步骤六，虚拟导引指令解算：

定义导弹在t＞t₁时刻的位置坐标为(x_m,y_m)，速度分别定义为(dx,dy)，其中dx为水平飞行速度，dy为垂直飞行速度，求解导弹弹道倾角如下：

θ＝tan^-1(dy/dx)

求解弹目视线角如下：

q＝tan^-1(Δy/Δx)

其中Δy＝y_m-y_t，Δx＝x_m-x_t，定义弹目距离：

$r=\sqrt{{\mathrm{\&Delta;y}}^2+{\mathrm{\&Delta;x}}^2}$

计算导弹视线角导数如下：

$\stackrel{\&CenterDot;}{q}=(\mathrm{dy}*(x_m-x_t)-(\mathrm{dx}-0.1*700)*(y_m-y_t))/r^2$

求解加速度指令如下：

$a_y=700*\stackrel{\&CenterDot;}{q}*2$

转换为过载指令如下：

n_ya＝a_y/g+1

其中g为重力加速度，同理，对指令加速度进行随高度变化的限幅处理：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

其中n_yh与n_yl的定义同上；

步骤七，高空平飞段指令解算：

当时间t＞t₂时，导弹进入高空平飞段，采用比例微分控制，进行指令解算。

进一步，在步骤一中，全程过载指令n_yb满足饱和限制，即n_yl＜n_yb＜n_yh，其中n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，值根据飞行高度与导弹弹体特性确定如下形式；

当超声速导弹飞行高度y＜800时，n_yl＝-9,n_yh＝9；

当超声速导弹飞行高度800≤y＜3000时，n_yl＝-7.5,n_yh＝7.5；

当超声速导弹飞行高度3000≤y＜5000时，n_yl＝-6,n_yh＝6；

当超声速导弹飞行高度5000≤y＜7000时，n_yl＝-5.5,n_yh＝5.5；

当超声速导弹飞行高度7000≤y＜9000时，n_yl＝-4.5,n_yh＝4.5；

当超声速导弹飞行高度9000≤y＜11000时，n_yl＝-3.5,n_yh＝3.5；

当超声速导弹飞行高度11000≤y＜12500时，n_yl＝-2.8,n_yh＝2.8；

当超声速导弹飞行高度12500≤y时，n_yl＝-2.2,n_yh＝2.2；

导弹高度接近期望高度时，即|y-y_mz|＜200时，弹道倾角|θ|＜π/36。

进一步，在步骤七中，指令解算方式如下：

定义e＝y_m-y，导弹垂向爬升速度为dy；

${\mathrm{dy}}_a=\left\{\begin{array}{cc}-300& \mathrm{dy}>300\\ -\mathrm{dy}& -300\&le;\mathrm{dy}\&le;300\\ 300& \mathrm{dy}<-300\end{array}\right\}$

n_ya＝k(k_p*e+k_d*dy_a)+1

其中k＝0.01，k_p＝1，k_d＝6；

最后同样进行过载指令限幅处理，即：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}.$

本发明提供的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，采用弹上计算机设置高空的理想运动目标，然后按照比例导引规律，求出导弹的理想加速度并转换为过载指令，而导弹的过载控制器跟踪对该过载指令进行跟踪，最终完成爬升弹道的指令自动生成设计，对初始发射的高度与姿态的要求范围较宽松，本发明提出了超声速导弹爬升弹道自动生成方法，包含三个环节：(1)常值过载指令发生器；根据不同高度空域超声速导弹的可用过载额度，生成指令使导弹进行自由爬升，并导弹满足第二阶段比例导引的条件为止；(2)比例导引条件判断于虚拟目标设置环节；根据导弹的位置与姿态的变化，判断导弹是否满足进入第三环节，即比例导引爬升环节，一旦满足该要求，即可进行比例导引目标设置，并且保证第三环节过程全程指令有界，爬升末段指令加速度为0；(3)比例导引指令生成环节；根据上述目标速度与位置信息设置，并按照比例导引规律生成满足工程要求的期望过载指令，导引导弹完成爬升弹道，

本发明运用了自动导引技术中比例导引具有较好的不确定性处理能力，应用于导弹弹道设计；依赖对比例导引给出的理想加速度信号，转换为过载信号进行跟踪，从而得到导弹位置的宏观控制能力，

本发明能精确控制导弹末段的高度，具有很好的智能性，导弹初始发射高度和导弹爬升末段高度可任意设定；全程过载可以进行饱和限制修正；末段爬升转平飞过程平滑，过载接近于0；指令设计中所有参数无需预先调整与修正，特别适合应用于智能导弹的多次爬升或任意轨迹规划中，

附图说明

图1是本发明实施例提供的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的导弹目标相对位置示意图；

图3是本发明实施例提供的指令自动生成设计的总体原理框的示意图；

图4是本发明实施例提供的典型高空爬升转平飞导弹位置曲线图；

图5是本发明实施例提供的典型高空爬升转平飞导弹过载曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述，

如图1所示，本发明实施例的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法包括以下步骤：

S101：根据不同高度空域超声速导弹的可用过载额度，生成指令使导弹进行自由爬升，并导弹满足第二阶段比例导引的条件为止生成常值的过载指令；

S102：比例导引条件判断于虚拟目标设置环节；根据导弹的位置与姿态的变化，判断导弹是否满足进入比例导引爬升环节，满足要求，即可进行比例导引目标设置，并且保证比例导引爬升环节过程全程指令有界，爬升末段指令加速度为0；

S103：比例导引指令生成环节；根据目标速度与位置信息设置，并按照比例导引规律生成满足工程要求的期望过载指令，导引导弹完成爬升弹道。

通过以下具体实施例对本发明的使用效果做补充说明：

1、超声速导弹爬升弹道设计任务说明，如图2所示：

超声速导弹的初始状态为：导弹初始速度1Ma＜V_in＜5Ma，弹道初始倾角-π/6＜θ_in＜π/6，导弹初始高度y_m0＞0；

超声速导弹爬升弹道设计的任务为：在初始状态下，假定导弹飞行速度几乎不变，设计理想的纵向过载n_yb(因不考虑导弹侧向运动，后面简记纵向过载为过载)指令，导引导弹爬升，并到达期望高度y_mz＞y_m0；

要求：全程过载指令n_yb满足饱和限制，即n_yl＜n_yb＜n_yh，其中n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，其值根据飞行高度与导弹弹体特性确定如下形式；

当超声速导弹飞行高度y＜800时，n_yl＝-9,n_yh＝9；

当超声速导弹飞行高度800≤y＜3000时，n_yl＝-7.5,n_yh＝7.5；

当超声速导弹飞行高度3000≤y＜5000时，n_yl＝-6,n_yh＝6；

当超声速导弹飞行高度5000≤y＜7000时，n_yl＝-5.5,n_yh＝5.5；

当超声速导弹飞行高度7000≤y＜9000时，n_yl＝-4.5,n_yh＝4.5；

当超声速导弹飞行高度9000≤y＜11000时，n_yl＝-3.5,n_yh＝3.5；

当超声速导弹飞行高度11000≤y＜12500时，n_yl＝-2.8,n_yh＝2.8；

当超声速导弹飞行高度12500≤y时，n_yl＝-2.2,n_yh＝2.2；

要求：导弹高度接近期望高度时，即|y-y_mz|＜200时，弹道倾角|θ|＜π/36；

2、指令自动生成设计的总体原理框图，如图2所示：

爬升转平飞弹道指令设计分为三段，第一段为自由爬升段，第二段为虚拟导引段，第三段为高空平飞段；

自由爬升段弹道指令过载为常值过载加限幅器组成；

虚拟导引段弹道指令过载由虚拟目标导引下按照比例导引生成加速度信号转换为过载信号而成；

高空平飞段弹道指令过载由高度误差与误差微分信号组成的PD控制器；形成过载期望信号；

因此在自由爬升段转虚拟导引段处需要设计第一次切换判断，而由虚拟导引段转入高空平飞段需要设计第二次切换判断，同时核心技术在于虚拟导引段虚拟目标的运动参数设计，使得导弹由虚拟导引段平滑进入高空平飞段时，无超调，过载指令小；

参见图3，其中t₀为初始时刻，t₁为第一次切换时刻，t₂为第二次切换时刻，t_f为终止时刻；

3、切换判断设置：

第一次切换时刻t₁的选取判断：

为确保弹上计算机离散采样对时间的跳跃性选取，因此对高度给出10米的判断区间，当导弹高度第一次满足如下区间时，选取任意时刻为t₁即可；

y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v＜y＜y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v+10

其中y_m0为导弹的初始高度，y_mz为导弹爬高末段的最终目标高度，也就是导弹的期望平飞高度，其中k_v为爬升速度控制因子，当k_v取值较大时，则爬升过程较快，反之则爬升过程较慢，k_v的取值范围如下：

1/3＜k_v＜2/3

第二次切换时刻t₂的选取判断：

第二次切换时刻t₂选取导弹高度第一次距离目标高度10米时刻，即第一次满足：

y＞y_mz-10

的时刻选取为t₂；

说明：在弹上计算机算法实现时，应当特别注意两次切换时刻设置条件的首次满足特性，否则求解出来的切换时刻将不具备唯一性，也就是说要确保条件设置得到的切换时刻t₁与t₂对计算机求解来说是唯一的；

4、自由爬升段指令解算，如图4和图5所示：

当时间t＜t₁时，进行自由爬升段指令解算，指令首先按照如下常值过载给出，然后通过输入限幅器，最终得到过载指令n_yb；

常值过载指令的产生：定义超声速导弹的初始过载指令为n_ya，设置n_ya＝10；

指令随高度变化的限幅处理：

将初始过载指令输入限幅器，其输出定义为：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

而n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，其值根据飞行高度与导弹弹体特性确定；

5、虚拟目标参数设置：

通过第三部分切换记录第一次切换时刻为t₁，记录此时导弹弹道倾角为θ₁，记录此时导弹的飞行距离坐标记录为x₁；

则虚拟目标的未知坐标设置为：

x_t＝(y_mz-(y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v))/tan(0.5*θ₁)+700*0.1*(t-t₁)+x₁

y_t＝y_mz；

6、虚拟导引指令解算：

定义导弹在t＞t₁时刻的位置坐标为(x_m,y_m)，其速度分别定义为(dx,dy)，其中dx为水平飞行速度，dy为垂直飞行速度，求解导弹弹道倾角如下：

θ＝tan^-1(dy/dx)

求解弹目视线角如下：

q＝tan^-1(Δy/Δx)

其中Δy＝y_m-y_t，Δx＝x_m-x_t，定义弹目距离：

$r=\sqrt{{\mathrm{\&Delta;y}}^2+{\mathrm{\&Delta;x}}^2}$

计算导弹视线角导数如下：

$\stackrel{\&CenterDot;}{q}=(\mathrm{dy}*(x_m-x_t)-(\mathrm{dx}-0.1*700)*(y_m-y_t))/r^2$

求解加速度指令如下：

$a_y=700*\stackrel{\&CenterDot;}{q}*2$

转换为过载指令如下：

n_ya＝a_y/g+1

其中g为重力加速度，同理，对指令加速度进行随高度变化的限幅处理：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

其中n_yh与n_yl的定义同上；

7、高空平飞段指令解算：

当时间t＞t₂时，导弹进入高空平飞段，采用比例微分控制，指令解算方式如下：

定义e＝y_m-y，导弹垂向爬升速度为dy；

${\mathrm{dy}}_a=\left\{\begin{array}{cc}-300& \mathrm{dy}>300\\ -\mathrm{dy}& -300\&le;\mathrm{dy}\&le;300\\ 300& \mathrm{dy}<-300\end{array}\right\}$

n_ya＝k(k_p*e+k_d*dy_a)+1

其中k＝0.01，k_p＝1，k_d＝6；

最后同样进行过载指令限幅处理，即：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

其中参数定义见6。

本发明的优点可以概括为：(1)导弹初始发射高度可任意设定；(2)导弹爬升末段高度可任意设定；(3)全程过载可以进行饱和限制修正；(4)末段爬升转平飞过程平滑，过载接近于0；(5)指令设计中所有参数无需预先调整与修正。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，其特征在于，该超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法包括以下步骤：

根据不同高度空域超声速导弹的可用过载额度，生成指令使导弹进行自由爬升，并导弹满足第二阶段比例导引的条件为止生成常值的过载指令；

比例导引条件判断于虚拟目标设置环节；根据导弹的位置与姿态的变化，判断导弹是否满足进入比例导引爬升环节，满足要求，即可进行比例导引目标设置，并且保证比例导引爬升环节过程全程指令有界，爬升末段指令加速度为0；

比例导引指令生成环节；根据目标速度与位置信息设置，并按照比例导引规律生成满足工程要求的期望过载指令，导引导弹完成爬升弹道。

2.如权利要求1所述的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，其特征在于，该超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法具体包括以下步骤：

步骤一、超声速导弹的初始状态为：导弹初始速度1Ma＜V_in＜5Ma，弹道初始倾角-π/6＜θ_in＜π/6，导弹初始高度y_m0＞0；

超声速导弹爬升弹道设计的任务为：在初始状态下，假定导弹飞行速度几乎不变，设计理想的纵向过载n_yb指令，导引导弹爬升，并到达期望高度y_mz＞y_m0；

步骤二、爬升转平飞弹道指令设计分为三段，第一段为自由爬升段，第二段为虚拟导引段，第三段为高空平飞段；

自由爬升段弹道指令过载为常值过载加限幅器组成；

虚拟导引段弹道指令过载由虚拟目标导引下按照比例导引生成加速度信号转换为过载信号而成；

高空平飞段弹道指令过载由高度误差与误差微分信号组成的PD控制器；形成过载期望信号；

因此在自由爬升段转虚拟导引段处需要设计第一次切换判断，而由虚拟导引段转入高空平飞段需要设计第二次切换判断，同时核心技术在于虚拟导引段虚拟目标的运动参数设计，使得导弹由虚拟导引段平滑进入高空平飞段时，无超调，过载指令小；

步骤三、切换判断设置：

第一次切换时刻t₁的选取判断：

为确保弹上计算机离散采样对时间的跳跃性选取，因此对高度给出10米的判断区间，当导弹高度第一次满足如下区间时，选取任意时刻为t₁即可；

y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v＜y＜y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v+10

其中y_m0为导弹的初始高度，y_mz为导弹爬高末段的最终目标高度，也就是导弹的期望平飞高度，其中k_v为爬升速度控制因子，当k_v取值较大时，则爬升过程较快，反之则爬升过程较慢，k_v的取值范围如下：

1/3＜k_v＜2/3

第二次切换时刻t₂的选取判断：

第二次切换时刻t₂选取导弹高度第一次距离目标高度10米时刻，即第一次满足：y＞y_mz-10的时刻选取为t₂；

步骤四、自由爬升段指令解算：

当时间t＜t₁时，进行自由爬升段指令解算，指令首先按照如下常值过载给出，然后通过输入限幅器，最终得到过载指令n_yb；

常值过载指令的产生：定义超声速导弹的初始过载指令为n_ya，设置n_ya＝10；

指令随高度变化的限幅处理：

将初始过载指令输入限幅器，输出定义为：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

而n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，根据飞行高度与导弹弹体特性确定；

步骤五，虚拟目标参数设置：

通过切换记录第一次切换时刻为t₁，记录此时导弹弹道倾角为θ₁，记录此时导弹的飞行距离坐标记录为x₁；

则虚拟目标的未知坐标设置为：

x_t＝(y_mz-(y_m0+(y_mz-y_m0)*k_v))/tan(0.5*θ₁)+700*0.1*(t-t₁)+x₁

y_t＝y_mz；

步骤六，虚拟导引指令解算：

定义导弹在t＞t₁时刻的位置坐标为(x_m,y_m)，速度分别定义为(dx,dy)，其中dx为水平飞行速度，dy为垂直飞行速度，求解导弹弹道倾角如下：

θ＝tan^-1(dy/dx)

求解弹目视线角如下：

q＝tan^-1(Δy/Δx)

其中Δy＝y_m-y_t，Δx＝x_m-x_t，定义弹目距离：

$r=\sqrt{{\mathrm{\&Delta;y}}^2+{\mathrm{\&Delta;x}}^2}$

计算导弹视线角导数如下：

$\stackrel{\&CenterDot;}{q}=(\mathrm{dy}*(x_m-x_t)-(\mathrm{dx}-0.1*700)*(y_m-y_t))/r^2$

求解加速度指令如下：

$a_y=700*\stackrel{\&CenterDot;}{q}*2$

转换为过载指令如下：

n_ya＝a_y/g+1

其中g为重力加速度，同理，对指令加速度进行随高度变化的限幅处理：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}$

其中n_yh与n_yl的定义同上；

步骤七，高空平飞段指令解算：

当时间t＞t₂时，导弹进入高空平飞段，采用比例微分控制，进行指令解算。

3.如权利要求2所述的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，其特征在于，在步骤一中，全程过载指令n_yb满足饱和限制，即：

n_yl＜n_yb＜n_yh；

其中n_yh定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的上限，而n_yl定义为超声速导弹在某一高度过载指令可用值的下限，值根据飞行高度与导弹弹体特性确定如下形式；

当超声速导弹飞行高度y＜800时，n_yl＝-9,n_yh＝9；

当超声速导弹飞行高度800≤y＜3000时，n_yl＝-7.5,n_yh＝7.5；

当超声速导弹飞行高度3000≤y＜5000时，n_yl＝-6,n_yh＝6；

当超声速导弹飞行高度5000≤y＜7000时，n_yl＝-5.5,n_yh＝5.5；

当超声速导弹飞行高度7000≤y＜9000时，n_yl＝-4.5,n_yh＝4.5；

当超声速导弹飞行高度9000≤y＜11000时，n_yl＝-3.5,n_yh＝3.5；

当超声速导弹飞行高度11000≤y＜12500时，n_yl＝-2.8,n_yh＝2.8；

当超声速导弹飞行高度12500≤y时，n_yl＝-2.2,n_yh＝2.2；

导弹高度接近期望高度时，即|y-y_mz|＜200时，弹道倾角|θ|＜π/36。

4.如权利要求2所述的超声速导弹爬升弹道过载指令自动生成的方法，其特征在于，在步骤七中，指令解算方式如下：

定义e＝y_m-y，导弹垂向爬升速度为dy；

${\mathrm{dy}}_a=\left\{\begin{array}{cc}-300& \mathrm{dy}>300\\ -\mathrm{dy}& -300\&le;\mathrm{dy}\&le;300\\ 300& \mathrm{dy}<-300\end{array}\right\}$

n_ya＝k(k_p*e+k_d*dy_a)+1

其中k＝0.01，k_p＝1，k_d＝6；

最后同样进行过载指令限幅处理，即：

$n_{\mathrm{yb}}=\left\{\begin{array}{cc}{n}_{\mathrm{yh}}& (n_{\mathrm{ya}}>n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{ya}}& (n_{\mathrm{yl}}<n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yh}})\\ n_{\mathrm{yl}}& (n_{\mathrm{ya}}<n_{\mathrm{yl}})\end{array}\right\}.$