基于GPS数据的炮射导弹比例导引方法研究(2)
导弹制导规律即导引律的选择对导弹能否精确打击目标至关重要, 而导引律的设计需要从导弹的飞行性能、作战空域、技术措施、制导精度、制导设备、 战术使用等方面进行综合考虑与衡量[1]。导弹武器系统的毁伤效能大小主要取决于导弹的制导精度和弹头装药量。据研究[2]，“把导弹命中精度提高一倍相当于战斗部杀伤效果提高了八倍”。迄今为止，导弹的制导规律多种多样，基于早期概念上的制导规律通常称为古典制导规律，主要有追踪法、视线指令制导、比例导引三种。比例导引形式简单、技术上易于实现，不需要太多信息，其弹道比较平直，能对付机动目标和截击低空飞行的目标，导引精度高，所以被广泛应用[3]。
高动态情况下GPS系统的抗干扰能力、定位精度和数据更新频率是影响GPS制导系统精度的主要因素。将GPS技术应用于炮射导弹的比例导引方法，采用所设计的基于GPS数据的比例导引方法，进行炮弹比例制导弹道仿真，可获得精确的目标打击。
1.2 国内外研究状况
俄罗斯炮射导弹的发展水平处于世界领先地位，拥有基于三种型号（9M112 、9M117、9M119）的12种坦克炮射导弹，10多种反坦克导弹武器系统，约20多种类别的反坦克导弹。有便携、车载、直升机载、固定翼机载、炮射等多种形式。射程最短的有1～1.5千米，最远的10千米，导弹平均飞行速度最大达800米/秒。此外，世界上许多国家都相继加入研制坦克炮射导弹的行列。
乌克兰研制的激光驾束制导炮射导弹已从最初的125毫米拓展到100毫米和120毫米口径。以色列STAR智能攻顶炮射导弹的独特之处是采用了最先进的“纯心”制导模块。“纯心”是一种结合制导、导航、飞行控制于一体的小型计算机，最小直径80毫米，长82毫米，重量低于500克。安装它后，STAR能在最大射程接收第三方目标信息。以色列还研制子“拉哈特”（LAHAT）激光制导炮射导弹，其自标指示装置既可设置在发射系统内，也可采用外置方式。印度“弩马”超视距激光制导炮射导弹可装备在“阿琼”主战坦克上。有效射程5～8千米，可曲射打击装甲战斗车辆，也可直射打击直升机。瑞典研制的炮射导弹“斯垂克斯”可供120毫米滑膛炮发射，于1994年前后开始装备部队。
为了改善比例导引律的导引特性，使之适应现代战争目标机动能力强，干扰条件日益恶劣的环境以及高精度命中和高杀伤目标的要求，对其进行改进是极其重要的。这方面的研究已取得了许多成果，已设计出许多比例导引律的改进形式，典型的如PID(Proportional Integrated Deferential)比例导引，修正比例导引。
（1）纯比例导引（PPN）：美国学者Guelman Mauricio通过严格的数学推导获得了PPN导引律 。采用定性的分析方法确定拦截目标的初始条件，对于非机动目标，只要满足 且 ，都能截获目标，并且导弹将以直线飞行截获目标。当导弹初始飞行状态为接近于相撞线飞行时，则PPN的性能趋于最优[4]。同时，PPN中控制量不改变导弹的速度大小，只改变其方向，其可实现性和追踪性能较强。
（2）理想比例导引（IPN）：IPN导引律是视线角速度 垂直于导弹与目标的相对速度的乘积。其目的是使相对速度方向与目标视线一致[5]。IPN导引的捕获性能与追踪初始状态和目标是否机动无关，仅与导引系数有关，不论目标是否机动，当导引系数大于2时，都能截获目标，因此它具有更大的捕获域[6]。
（3）真比例导引（TPN）：在传统的真比例导引中，指令加速度ac作用在视线的垂直方向，ac的幅值正比于导弹和目标之间的视线旋转角速率[7]，这种导引律是以导弹和目标速度为常值，且以目标不机动为前提得到的最优导引律。在修正的TPN中，ac同样作用在视线的垂直方向，但其幅值则与视线旋转角速率和导弹与目标之间的相对速度乘积成正比[8]，即这种导引律考虑了导弹与目标速度变化对制导精度的影响。因此对于速度变化时的制导精度有所改善，但在对付大机动目标时的制导精度较差。