北京理工大学王佳楠获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维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:CN116576736B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27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:202310556307.9,技术领域涉及:F42B15/01;该发明授权一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维制导方法是由王佳楠;陶茜子;陈亚东;刘俊辉;单家元;单永志设计研发完成,并于2023-05-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维制导方法在说明书摘要公布了:本发明公开的一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维制导方法,属于飞行器精确制导领域。本发明实现方法为:在三维空间建立矢量模型,运用四元数理论和空间矢量制导模型实现空间比例导引的攻击角度预测,选取相应性能指标将对误差的控制问题转化为最优问题进行求解,通过调节预测的最终飞行器速度方向和期望的攻击角度方向之间的误差,实现攻击角度控制。在攻击角度约束制导律下,弹道形状和长度与飞行器速度变化无关。将攻击时间约束问题转化为剩余轨迹长度控制问题,在飞行器速度限制下通过轴向加速度控制实现剩余轨迹长度的控制。通过攻击角度约束制导律和轴向推力控制制导律相结合,实现飞行器速度限制的条件下攻击角度和时间约束制导。
本发明授权一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维制导方法在权利要求书中公布了:1.一种飞行器速度限制条件下时间和角度约束三维制导方法,其特征在于:包括如下步骤, 步骤一:建立制导场景的三维制导问题矢量模型,运用四元数理论和空间矢量制导模型对三维空间比例导引的攻击角度进行预测; 步骤一实现方法为, R代表空间相对位置矢量,为 R=Pt-Pm1 其中,Pt和Pm分别为目标和飞行器的位置矢量,Vm和Am为飞行器飞行速度和加速度矢量;和分别为法向和切向加速度矢量,且设速度矢量旋转角速度矢量为Ωm,视线角旋转角速度矢量为ΩR 当速度定常时,即三维比例导引指令为 飞行速度旋转角速度矢量为 比例导引指令处在弹目运动平面内,因此比例导引条件下制导过程将在弹目运动平面内完成,弹目运动平面即飞行器质心、速度和目标质心所在平面;Vf是比例导引情况下的终端速度矢量,通过比例导引的运动学特性进行预测;定义Vm和R之间的角度为σ, 在视线坐标系中,视线角旋转角速度表示为 其中,ζ为视线和Vf之间的夹角;kL是沿ZL方向的单位矢量,表示为 进一步地,飞行速度旋转角速度表示为 根据5知 判定当前时刻为初始时刻,比例导引末端前置角为0,积分得结合σ的定义得从Vm到Vf的旋转矢量 其中,φ为旋转角度大小表示为 根据四元数理论 其中, 攻击角度误差为预测的最终飞行器速度方向Vf与其期望的方向Vc之间的夹角,表示为 通过建立三维空间制导矢量模型,结合13-15实现对飞行器最终速度方向的预测,并基于该预测定义攻击角度误差; 步骤二:采用偏置比例导引反馈结构,对偏置项正交分解,选取相应的性能指标将对误差的控制问题转化为最优问题进行求解,通过调节预测的最终飞行器速度方向和期望的攻击角度方向之间的误差,实现攻击角度控制; 步骤三:考虑飞行器速度受空气动力、重力以及发动机推力影响,将攻击时间约束问题转化为剩余轨迹长度控制问题,在飞行器速度限制的条件下通过轴向加速度的控制实现剩余轨迹长度的控制,实现飞行器在预设的期望时间击中目标。
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