一种掠地巡航靶标巡航控制方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种掠地巡航靶标巡航控制方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.目前，巡航靶标在国内有庞大的市场，其中掠地巡航靶标具有更好的突防性能。但由于我国地势西高东低，海拔相差较大，对应的空气密度也相差较大，导致高原环境下掠地巡航靶标的靶标气动升力较小，使得掠地巡航靶标在压低转平阶段存在触地风险。
3.在现有技术中，通常采用增大巡航靶标的弹翼面积，以提高飞行时的气动升力。然而，增大靶标的弹翼面积会降低靶标的巡航速度，且增加了设计成本。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中掠地巡航靶标气动升力小时，压低转平阶段存在触地风险的缺陷，从而提供一种掠地巡航靶标巡航控制方法、系统、设备及存储介质。
5.第一方面，本发明提供一种掠地巡航靶标巡航控制方法，所述方法包括：
6.基于预设爬升前期控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升前期；
7.当检测到掠地巡航靶标二级点火时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期、压低转平期和掠地巡航期，其中，根据预设定高高度指令确定第一攻角指令，根据侧滑角指令和所述第一攻角指令确定预设控制策略；
8.其中，在压低转平期，当检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度后，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平；
9.当检测到掠地巡航靶标二级发动机停火后，基于预设俯冲控制策略控制掠地巡航靶标进行俯冲。
10.在该方式中，在掠地巡航靶标的不同飞行阶段，通过对应的控制策略控制掠地巡航靶标进行飞行，在检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度时，控制掠地巡航靶标进行线性压低转平，使得掠地巡航靶标按照线性变化降低至掠地巡航高度，提高了掠地巡航靶标在压低转平阶段的安全性，减小了触地风险。
11.在一实施例中，所述预设爬升前期控制策略为：
[0012][0013]
其中，δ
xc
、δ
yc
以及δ
zc
分别是滚转、偏航以及俯仰舵偏角指令，k
px
、k
dx
、k
py
、k
dy
、k
pz
以及k
dz
为控制系数，γ、β以及α分别是滚转角、侧滑角以及攻角，ω
x
、ωy以及ωz分别是滚转角速度、偏航角速度以及俯仰角速度。
[0014]
在一实施例中，所述当检测到掠地巡航靶标二级点火后，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期、压低转平期和掠地巡航期，包括：
[0015]
当检测到掠地巡航靶标二级点火时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期和压低转平期；
[0016]
基于所述预设定高高度指令，确定压低转平期的实时定高高度；
[0017]
在检测到掠地巡航靶标到达所述定高高度时，基于所述预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平。
[0018]
在该方式中，在检测到掠地巡航靶标二级点火后，控制掠地巡航靶标进入爬升后期，能够防止推力偏斜等因素造成爬升段“掉弹”现象，抬高了初始发射角；当检测到掠地巡航靶标到达定高高度时，控制掠地巡航靶标进行线性压低转平，能够提高掠地巡航靶标压低转平的安全性。
[0019]
在一实施例中，所述预设控制策略为：
[0020][0021]
其中，αc为第一攻角指令；
[0022]
所述第一攻角指令为：
[0023]
其中，k
pz2
以及k
iz2
为控制系数，h是海拔高度，hc(t)是按照时间变化的预设定高高度指令。
[0024]
在一实施例中，所述预设定高高度指令hc(t)为：
[0025][0026]
其中，t
dh
是二级点火时刻，h
c0
是预定的掠地高度，h1是预设高度值，t6是预计转平时间点。
[0027]
在一实施例中，所述预设俯冲控制策略为：
[0028][0029]
其中，k
ix
为控制系数，t0为时间零点，t为时间，βc和αc是由外环制导环节生成的侧滑角指令和第二攻角指令；
[0030]
所述第二攻角指令为：
[0031]
其中，k
pz1
以及k
iz1
为控制系数，θc表示弹道倾角指令，θd为弹道倾角，t0为时间零点，t为时间。
[0032]
第二方面，本发明提供一种掠地巡航靶标巡航控制系统，所述系统包括：
[0033]
第一控制模块，用于基于预设爬升前期控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升前期；
[0034]
第二控制模块，用于当检测到掠地巡航靶标二级点火后，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期、压低转平期和掠地巡航期，其中，在压低转平期，当检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平；
[0035]
其中，在压低转平期，当检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平；
[0036]
第三控制模块，用于当检测到掠地巡航靶标二级发动机停火后，基于预设俯冲控制策略控制掠地巡航靶标进行俯冲。
[0037]
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面及其可选实施方式中任一项的掠地巡航靶标巡航控制方法。
[0038]
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面及其可选实施方式中任一项的掠地巡航靶标巡航控制方法。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1是现有的巡航靶标的巡航过程中各个阶段的示意图；
[0041]
图2是本发明实施例提出的掠地巡航靶标巡航控制方法的流程图；
[0042]
图3是本发明实施例提出的掠地巡航靶标的巡航弹道各个阶段的示意图；
[0043]
图4是本发明实施例提出的以高原环境下15m相对高度掠地时基准弹道曲线示意图；
[0044]
图5是本发明实施例提出的以高原环境下15m相对高度掠地时某极限弹道高度曲线示意图；
[0045]
图6是本发明实施例提出的以高原环境下15m相对高度掠地时某极限弹道当地弹道倾角曲线示意图；
[0046]
图7是本发明实施例提出的以高原环境下50m相对高度掠地时某极限弹道海拔高度曲线示意图；
[0047]
图8是本发明实施例提出的以高原环境下50m相对高度掠地时某极限弹道当地弹道倾角曲线示意图；
[0048]
图9是本发明实施例提出的以高原环境下50m相对高度掠地时某极限弹道攻角曲
线示意图；
[0049]
图10是本发明实施例提出的以高原环境下5m相对高度掠地时同极限弹道海拔高度曲线示意图；
[0050]
图11是本发明实施例提出的以高原环境下5m相对高度掠地时同极限弹道当地弹道倾角曲线示意图；
[0051]
图12是本发明实施例提出的以高原环境下5m相对高度掠地时同极限弹道马赫数曲线示意图；
[0052]
图13是本发明实施例提出的一种掠地巡航靶标巡航控制系统的结构框图；
[0053]
图14是本发明实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0054]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
现有的巡航靶标的巡航弹道大致分为四个部分，如图1所示，首先将弹道抬高，即进入“爬升”阶段，为避免推力偏斜等因素引起的“掉弹”；其次将弹道压低转平，即进入“压低转平”阶段，在压低转平后期，需要较快速地将弹道倾角抬高，为此必须有足够的气动压力；然后进入“掠地巡航”阶段；最后进入“俯冲”阶段。
[0056]
为了提高掠地巡航靶标在压低转平阶段的安全性，本发明实施例中提供一种掠地巡航靶标巡航控制方法，适用于亚跨音速巡航靶标、掠地巡航靶标(以下简称为靶标)、靶机以及巡航弹等，主要应用在高原地区等在升力较小或空气密度较小的环境。如图2所示，该方法包括如下步骤s1至步骤s4。
[0057]
步骤s1：基于预设爬升前期控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升前期。
[0058]
在本发明实施例中：如图3所示，爬升阶段共分为爬升前期和爬升后期，第1阶段为爬升前期。
[0059]
具体地，预设爬升前期控制策略为：
[0060][0061]
其中，δ
xc
、δ
yc
以及δ
zc
分别是滚转、偏航以及俯仰舵偏角指令，k
px
、k
dx
、k
py
、k
dy
、k
pz
以及k
dz
为控制系数，γ、β以及α分别是滚转角、侧滑角以及攻角，ω
x
、ωy以及ωz分别是滚转角速度、偏航角速度以及俯仰角速度。
[0062]
需要说明的是，上述控制策略中涉及的各个参数根据实际应用场景做合理设置，在此不作具体限制。
[0063]
在本发明实施例中，基于预设爬升前期控制策略控制靶标进入爬升前期，在二级点火之前，主要保证滚转角在零位附近。
[0064]
步骤s2：当检测到掠地巡航靶标二级点火时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期、压低转平期和掠地巡航期。
[0065]
在本发明实施例中：靶标在连续预设周期内满足过载指令时，为靶标二级点火时刻。当检测到靶标二级点火时，基于预设控制策略控制靶标进入爬升后期，如图3所示，第2阶段为爬升后期。
[0066]
当靶标达到爬升阶段的最高海拔时，基于预设控制策略控制靶标进入压低转平期，如图3所示，第3阶段和第4阶段为压低转平期，第5阶段为掠地巡航期。
[0067]
在本发明实施例中：根据预设定高高度指令确定第一攻角指令，根据侧滑角指令和第一攻角指令确定预设压低转平控制策略，如图3所示，第4阶段为线性压低转平阶段。
[0068]
具体地，当检测到掠地巡航靶标二级点火后，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期和压低转平期；
[0069]
基于预设定高高度指令，确定压低转平期的实时定高高度；
[0070]
当检测到掠地巡航靶标到达定高高度时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平。
[0071]
在本发明实施例中：压低转平期的定高高度为靶标在爬升阶段的海拔最高高度，在靶标到达定高高度时，控制靶标开始下降。
[0072]
当检测到靶标在压低转平期的预设高度时，基于预设控制策略控制靶标进行线性压低转平。
[0073]
步骤s3：当检测到掠地巡航靶标二级发动机停火后，基于预设俯冲控制策略控制掠地巡航靶标进行俯冲。
[0074]
在本发明实施例中：如图3所示，第6阶段为俯冲阶段。靶标在掠地巡航、俯冲阶段的控制策略与爬升后期的控制策略一致，但是对应的攻角指令不同。
[0075]
通过上述实施例，在掠地巡航靶标的不同飞行阶段，通过对应的控制策略控制掠地巡航靶标进行飞行，在检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度时，控制掠地巡航靶标进行线性压低转平，使得掠地巡航靶标按照线性变化降低至掠地巡航高度，提高了掠地巡航靶标在压低转平阶段的安全性，减小了触地风险。
[0076]
具体地，预设控制策略为：
[0077][0078]
其中，αc为第一攻角指令；
[0079]
所述第一攻角指令为：
[0080]
其中，k
pz2
以及k
iz2
为控制系数，h是海拔高度，hc(t)是按照时间变化的预设定高高度指令。
[0081]
具体地，预设定高高度指令hc(t)为按照时间变化的指令定高高度，具体为：
[0082]
其中，t
dh
是二级点火时刻，h
c0
是预定的掠地高度，h1是预设高度值，h1大于h
c0
，t6是预计转平时间点。具体地，在高原环境下，h1的值可以为：h1＝h
c0
+100。当巡航靶标处于高原环境时，为提高靶标转平的安全性，t6应当适当放大。
[0083]
具体地，预设俯冲控制策略为：
[0084][0085]
其中，k
ix
为控制系数，t0为时间零点，t为时间，βc和αc是由外环制导环节生成的侧滑角指令和第二攻角指令；
[0086]
所述第二攻角指令为：
[0087]
其中，k
pz1
以及k
iz1
为控制系数，θc表示弹道倾角指令，θd为弹道倾角，t0为时间零点，t为时间。
[0088]
需要说明的是，以上k
px
、k
dx
、k
py
、k
dy
、k
pz
、k
dz
、k
ix
、k
pz1
、k
iz1
、k
pz2
以及k
iz2
控制系数可以根据靶标巡航过程的实际情况确定。
[0089]
本实施例以图1对应的技术方案为对照组，如图4～图6所示，图4～图6分别以高原环境下15m相对高度掠地时基准弹道曲线、某极限弹道海拔高度曲线以及某极限弹道当地弹道倾角曲线为对比，对照组在某些极限情况下，例如，升力负拉偏、质量正拉偏等，进行压低转平时，由于升力较小而不能较为快速地抬升弹道倾角，使得靶标触地，而本实施例中对应的技术方案则可以提高靶标压低转平的安全性。
[0090]
本实施例中，如图7～图9所示，图7～图9分别为高原环境50m相对高度掠地时某极限弹道海拔高度曲线、弹道倾角曲线以及弹道攻角曲线，对照组在极限情况下，压低转平阶段后期会向下“凹陷”40m左右，且快速抬高弹道倾角对照组需要更大的攻角。为了保证飞行安全，对照组的最低相对巡航高度应该大于40m，而本实施例可以使得靶标在升力不够时，仍能够安全转平，且能够适度降低巡航高度，使靶标进行超低空掠地巡航。
[0091]
在相同的极限条件下，通过采用本实施例的技术方案进行相对高度5m的掠地巡航，如图10～12所示，图10～12分别为高原环境下5m相对高度掠地时同极限弹道海拔高度曲线、当地弹道倾角曲线以及弹道马赫数曲线。对照组在进行5m相对高度掠地时，在压低转平阶段触地，而本实施例可以安全转平并定高巡航，且能适当降低掠地高度，在本实施例中，最低相对巡航高度为5m
±
2m，使得靶标具有更强的突破性能。
[0092]
综上，靶标在高原环境下进行掠地巡航时，可能会因为气动升力较小而在压低转平时触地，本实施例能适当降低靶标掠地高度，增强靶标的突破性能。
[0093]
基于相同发明构思，本发明还提供一种掠地巡航靶标巡航控制系统。
[0094]
图13是根据一示例性实施例提出的一种掠地巡航靶标巡航控制系统的结构框图。如图13所示，该系统包括第一控制模块1301、第二控制模块1302、第三控制模块1303。
[0095]
第一控制模块1301，用于基于预设爬升前期控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升前期；
[0096]
第二控制模块1302，用于当检测到掠地巡航靶标二级点火时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期、压低转平期和掠地巡航期，其中，根据预设定高高度指令确定第一攻角指令，根据侧滑角指令和第一攻角指令确定预设控制策略；
[0097]
其中，在压低转平期，当检测到掠地巡航靶标达到压低转平期的预设高度时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进行线性压低转平；
[0098]
第三控制模块1303，用于当检测到掠地巡航靶标二级发动机停火后，基于预设俯冲控制策略控制掠地巡航靶标进行俯冲。
[0099]
在一实施例中，第二控制模块1302包括：
[0100]
第四控制子模块，用于当检测到掠地巡航靶标二级点火时，基于预设控制策略控制掠地巡航靶标进入爬升后期和压低转平期；
[0101]
确定子模块，用于基于预设定高高度指令，确定压低转平期的实时定高高度；
[0102]
第六控制子模块，用于当检测到掠地巡航靶标到达定高高度时，基于预设控制策略控制进行线性压低转平。
[0103]
上述掠地巡航靶标巡航控制系统的具体限定以及有益效果可以参见上文中对于掠地巡航靶标巡航控制方法的限定，在此不再赘述。上述各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0104]
图14是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。如图14所示，该设备包括一个或多个处理器1410以及存储器1420，存储器1420包括持久内存、易失内存和硬盘，图14中以一个处理器1410为例。该设备还可以包括：输入装置1430和输出装置1440。
[0105]
处理器1410、存储器1420、输入装置1430和输出装置1440可以通过总线或者其他方式连接，图14中以通过总线连接为例。
[0106]
处理器1410可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器1410还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0107]
存储器1420作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中的业务管理方法对应的程序指令/模块。处理器1410通过运行存储在存储器1420中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意
一种掠地巡航靶标巡航控制方法。
[0108]
存储器1420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据、需要使用的数据等。此外，存储器1420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器1420可选包括相对于处理器1410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0109]
输入装置1430可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置1440可包括显示屏等显示设备。
[0110]
一个或者多个模块存储在存储器1420中，当被一个或者多个处理器1410执行时，执行如图2所示的掠地巡航靶标巡航控制方法。
[0111]
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图2所示的实施例中的相关描述。
[0112]
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的认证方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0113]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。