一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法

摘要

本发明公开了一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法，涉及导弹定高技术领域。本发明包括以下步骤：第一步、根据导弹复合引信定高策略和工作原理，界定误差种类；第二步、针对各类误差，评估各误差项量值或最大边界；第三步、选择典型射程及其相应的导弹姿态参数，进行多次复合引信计算仿真，得到不同条件下的复合引信定高精度；第四步、结合爆高诸元装订参数和实际打靶定高数据，评估定高精度。本发明通过误差分析方法，对导弹复合引信定高误差进行系统梳理，并界定了各因素误差量值及边界，给仿真评估模型和参数设置提供参考，解决了现有的技术方案中弹载引信定高精度评估实际子样少、场景覆盖不全的问题。

说明书

技术领域

本发明属于导弹定高技术领域，特别是涉及一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法。

背景技术

为确保战斗部毁伤效果最佳，导弹通常采用惯性定高和雷达引信定高相融合的方式，通过惯性器件实时感知并解算垂直方向过载和雷达引信有限次测高，实现导弹可靠定高，随着导弹防御系统拦截能力增强，新型导弹采用机动飞行方式实现可靠突防，弹道机动多变导致惯性定高模块误差散布很大、无法直接使用，单纯依靠雷达引信定高时，实战环境下可能会出现引信哑火或者早炸的情况，严重削弱导弹毁伤能力。

机动飞行导弹根据弹载控制系统伴随落地的特点，通过对弹载导航信息、雷达引信信息等多路定高数据进行融合，实现导弹多传感器定高信息融合定高，以提高定高精度和鲁棒性水平，但弹载导航信息、雷达引信信息等与飞控机工作模式、目标区地形地貌、飞行弹道、导弹姿态等精密相关，影响因素多，且实际飞行子样少，缺乏较为成熟的引信精度评估模型，单纯靠典型仿真和靶场飞行试验数据难以全面、有效评估机动弹载复合引信定高精度，这给机动飞行导弹爆高精度评估带来较大困难。

现有技术方案中弹载引信定高精度评估，目前在型号研制过程中采用试验评估的方法，包括数字仿真试验、半实物仿真试验和飞行试验评估三种方法。

数字仿真试验评估是利用导弹飞行弹道模型、引信回波模型、雷达引信模型和导航参数统计模型，获得导弹再入飞行末段过程中复合引信的定高信息。半实物仿真试验评估就是利用雷达引信机、引信测试仪(产生飞行弹道和回波信号)生成雷达定高信息，并结合导航参数统计模型，生成复合引信定高信息。两种试验评估方式都可重复多次试验，但缺点在于对导航数据高度信息的误差只是简单的数学统计模型，且雷达回波生成只是基于简单的点模型，难以覆盖导航数据误差边界、导弹飞行姿态边界对复合引信精度的影响，且难以有效模拟不同地形地貌对引信精度的影响。

飞行试验评估是利用导弹全武器系统飞行试验中实际的复合引信定高数据，再入末段飞行过程中控制系统实时传输高度及垂向速度信息，雷达引信实时测量相对高度信息，二者通过一定的融合方式得到导弹当前的高度信息，通过弹载遥测传输的控制系统传输参数、雷达引信标高数据和复合引信定高数据，评估复合引信的定高精度，优势是获得了导弹实际飞行过程中的定高数据子样，缺点是试验难度大、试验子样少，且导航定高数据和落区地形地貌通常只是典型值，战场实际环境覆盖有限。

目前，尚未存在能够有效覆盖导航数据误差边界、导弹飞行姿态边界、复杂典型地貌环境的机动飞行导弹复合引信精度评估方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法，通过误差分析方法，对导弹复合引信定高误差进行系统梳理，并界定了各因素误差量值及边界，给仿真评估模型和参数设置提供参考，解决了现有的技术方案中弹载引信定高精度评估实际子样少、场景覆盖不全的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法，包括以下步骤：

第一步、根据导弹复合引信定高策略和工作原理，界定误差种类，包括飞控机弹载控制系统导航数据误差Δσ

第二步、针对各类误差，根据具体的工作模式和高度数据形成机理和环节，进一步细化分析误差来源及影响因素，评估各误差项量值或最大边界；

第三步、选择典型射程及其相应的导弹姿态参数，针对上述各个误差项设置不同仿真参数，进行多次复合引信计算仿真，得到不同条件下的复合引信定高精度；

第四步、结合爆高诸元装订参数和实际打靶定高数据，评估定高精度。

进一步地，所述飞控机弹载控制系统导航数据误差Δσ

进一步地，所述惯性导航系统制导误差Δσ

式中，Δσ

进一步地，所述雷达测高误差Δσ

式中，Δσ

σ

式中，H

进一步地，所述雷达引信标高误差Δσ

进一步地，所述固有误差Δσ

式中，Δσ

进一步地，所述高度测量误差Δσ

进一步地，所述检测方法误差Δσ

进一步地，所述雷达引信延时高度误差

式中，

进一步地，所述目标海拔误差Δσ

本发明具有以下有益效果：

1、本发明能科学分析复合引信定高误差来源及影响程度，现有方法没有系统梳理作战条件下复合引信定高的影响因素，本发明基于复合引信定高数据来源和引信定高原理，分析了不同工作场景条件下的误差来源，界定了各因素误差量值及边界，给仿真评估模型和参数设置提供了参考，为全面科学评估复合引信定高精度提供依据。

2、本发明提高复合引信定高仿真逼真度和作战条件下性能评估可信度，现有数字仿真方法中导航数据只考虑统计分布误差且引信误差未考虑导弹姿态、弹道倾角、地形地貌等实际作战场景，仿真模型较为简单，评估结果可信度不高，本发明充分考虑导航数据定高、雷达引信测高、复合引信融合等全环节计算过程和弹载平台运动特性，作战区域目标特性等实际作战环境，影响因素考虑全面，有效提高了数字仿真的逼真度和性能评估的可信度。

3、本发明可推动复合引信优化设计，在定高引信的设计过程中，采用本发明能够全面分析可能存在的误差影响因素，并界定影响程度，在复合引信设计中可针对性进行优化和改进，减少不必要的误差来源，减小误差影响程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明的复合引信定高误差来源示意图；

图2为本发明的导航数据定高误差来源及影响因素示意图；

图3为本发明的雷达引信定高误差来源及影响因素示意图；

图4为本发明的复合引信爆高精度仿真评估模型示意图；

图5为本发明的理论模型的误差构成体系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的理论模型

1、多传感器误差模型

1.1多传感器误差构成

对于多传感器融合系统而言，其精度结果受到系统中多项误差源的综合影响，误差则是由多项误差源相互综合的结果，其误差构成体系如图5所示；

图中，Δ是复合引信的总误差及爆高误差，δ

多传感器复合引信系统误差模型为：

Δ＝f(δ

式中，ε为影响系统总误差的随机因素，f(·)为各误差源与系统总误差间的函数关系。

1.2误差累积模型

当测量量难以直接测量时，通过直接测量与被测量量之间的有一定函数关系的其他量，再按照函数关系计算出被测量量的方法，其一般关系式为：

y＝f(x

式中，x

对分误差x

y+Δy＝f(x

测量Δx

1.3误差合成方法

对于系统各分误差的大小、方向和变化规律不能全部确切掌握且不必花费过多精力去掌握，只需估计出其极限范围的系统误差，属于未定系统误差，在系统工作条件变化时，误差的取值在某一极限范围内具有随机性，并且服从一定的概率分布，而且若干项未定系统误差综合作用时，它们之间就具有一定的抵偿作用，这些特征均与随机误差相同，因而它们的合成类似于随机误差的合成。

假设测量过程中有s个单项未定系统误差，它们的根方差分别为u

式中，ρ

2、本发明提供的完整技术方案

请参阅图1-4，本发明为一种基于误差分析的复合引信定高精度仿真评估方法，包括以下步骤：

第一步、根据导弹复合引信定高策略和工作原理，界定误差种类，包括飞控机弹载控制系统导航数据误差Δσ

第二步、针对各类误差，根据具体的工作模式和高度数据形成机理和环节，进一步细化分析误差来源及影响因素，评估各误差项量值或最大边界；

第三步、选择典型射程及其相应的导弹姿态参数，针对上述各个误差项设置不同仿真参数，进行多次复合引信计算仿真，得到不同条件下的复合引信定高精度；

第四步、结合爆高诸元装订参数和实际打靶定高数据，评估定高精度。

其中如图1-2所示，飞控机弹载控制系统导航数据误差Δσ

惯性导航系统制导误差Δσ

式中，Δσ

雷达测高误差Δσ

式中，Δσ

σ

式中，H

其中如图3所示，雷达引信标高采用检测地面垂直反射回波强度(回波能量前沿)的方法，图3给出了其误差来源及误差影响因素，雷达引信标高误差Δσ

固有误差Δσ

式中，Δσ

高度测量误差Δσ

检测方法误差Δσ

其中如图1所示，雷达引信延时高度误差

式中，

其中如图1所示，目标海拔误差Δσ

本发明的复合引信，利用弹载控制系统导航高度信息和雷达引信高度信息通过融合得到，基于误差分析融合后的复合引信较单一的导航数据误差和雷达引信误差，其场景覆盖性和定高精度得到大大提高，有效提高了数字仿真的逼真度和性能评估的可信度，本发明能为弹载平台定高引信精度评估提供重要的技术支撑。

以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。