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最优撞击角制导 / 2025

Optimal Impact Angle Guidance Law Based on Collision Geometry for Axially Maneuvering Targets

Jiedong He, Meng Yu, Yin Wang

面向轴向加速、类阻力减速和复合轴向机动目标,建立统一的迎头与追击最优撞击角制导框架。

论文图数16
已映射主脚本13
对比算法模块8

01 / 问题与模型

模型、坐标系与假设

该研究针对轴向机动目标的二维撞击角约束制导,在碰撞三角形几何下统一处理迎头拦截与追击拦截。代码使用绝对位置推进动力学,并由目标与拦截器位置之差计算相对运动。

坐标系二维惯性坐标系 X–O–Y。XI 与 XT 分别为拦截器和目标的绝对位置,XT − XI 为相对位置;论文和代码使用 σ 表示视线角。单位位置:仿真内部为 m,初值表和轨迹图为 km;速度:m/s;角度:内部为 rad、绘图为 deg;加速度:内部为 m/s²、绘图为 g符号映射论文/代码中的 σ ↔ 网站中的 λ(LOS 角);gammaI ↔ gamma_M;gammaT ↔ gamma_T。论文中的 lambdaI 与 lambdaT 仍表示前置角。数值方法采用 RK4 推进状态;相对距离减小时,步长由 0.01 s 自适应减小至 0.0001 s;剩余飞行时间采用 Newton–Raphson 法估计。
01

采用运动学制导模型,不考虑控制系统动态。

02

每次交战过程中拦截器速度保持不变。

03

交战运动限制在二维平面内,并假设滚转通道足够快。

04

相对运动学中忽略重力影响。

05

理论推导采用小航向误差近似。

06

理论制导律假设理想自动驾驶仪,不考虑机动能力约束。

02 / 标称条件

两类标称拦截场景

表中角度均以 deg 给出,代码内部转换为 rad;位置初值以 km 给出,仿真内部转换为 m。

场景 1

迎头拦截 / 减速目标

  • XI0 = (0, 0) km
  • VI0 = 2500 m/s
  • γI0 = 30 deg
  • XT0 = (50, 0) km
  • VT0 = 3000 m/s
  • γT0 = 150 deg
  • γd = 60 deg
  • uT = −gζVT², ζ = 1.0×10⁻⁶
场景 2

追击拦截 / 加速目标

  • XI0 = (0, 0) km
  • VI0 = 2500 m/s
  • γI0 = 100 deg
  • XT0 = (50, 0) km
  • VT0 = 3000 m/s
  • γT0 = 150 deg
  • γd = 135 deg
  • uT = 5g

03 / 论文证据

图 1–16 与代码入口

图像直接取自论文 PDF 中的正式组合图。点击图片可以放大;每张卡片列出对应的 MATLAB 入口和最终结果目录。

图 01论文第 3 页问题描述

拦截器与目标的交战几何

无 MATLAB 绘图源文件

概念几何图;未找到对应的 MATLAB 绘图源代码。

图 02论文第 4 页制导律构造

两种可能拦截几何下的 ZEM

无 MATLAB 绘图源文件

概念几何图;未找到对应的 MATLAB 绘图源代码。

图 03论文第 8 页基本特性分析

不同权重指数 n · 场景 1

HO_Dece.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various N\HO_Dece

图 04论文第 9 页基本特性分析

不同权重指数 n · 场景 2

HP_Acce.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various N\HP_Acce

图 05论文第 10 页基本特性分析

剩余飞行时间估计误差

HO_Dece.mHP_Acce.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various N

由权重指数分析脚本打开的第七个绘图窗口生成,并非由名为 Timetogo_Comparison 的文件生成。

图 06论文第 11 页基本特性分析

不同初始航迹角 · 场景 1

HO_Dece_Initial_Cdt.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various Initial Cdt\HO_Dece

图 07论文第 12 页基本特性分析

不同初始航迹角 · 场景 2

HP_Acce_Initial_Cdt.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various Initial Cdt\HP_Acce

图 08论文第 13 页基本特性分析

不同末端撞击角 · 场景 1

HO_Dece_Terminal_Cdt.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various Terminal Cdt\HO_Dece

图 09论文第 14 页基本特性分析

不同末端撞击角 · 场景 2

HP_Acce_Terminal_Cdt.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Various Terminal Cdt\HP_Acce

图 10论文第 15 页基本特性分析

目标复合轴向机动

Against_Complex_TM.m

结果目录0Basic characteristics analysis\Complex TM

使用论文给出的切换阈值 R1 = 0.8R0 和 R2 = 0.05R0;test_Complex_TM.m 仅为参数搜索工具。

图 11论文第 16 页鲁棒性分析

目标参数估计误差 · 场景 1

HO_Dece_Robustness.m

结果目录1Robustness analysis\HO_Dece

图 12论文第 17 页鲁棒性分析

目标参数估计误差 · 场景 2

HP_Acce_Robustness.m

结果目录1Robustness analysis\HP_Acce

图 13论文第 18 页对比分析

能量最优对比 · 场景 1

HO_EnergyOptimal_Comparison.mHO_Dece_{Proposed,TWOIAG,DBOIAG,RWOIAG}.m

结果目录2Comparison analysis\Energy optimal\HO_Dece

图 14论文第 19 页对比分析

能量最优对比 · 场景 2

HP_EnergyOptimal_Comparison.mHP_Acce_{Proposed,TWOIAG,DBOIAG,RWOIAG}.m

结果目录2Comparison analysis\Energy optimal\HP_Acce

图 15论文第 20 页对比分析

剩余飞行时间加权对比 · 场景 1

HO_Timetogo_Comparison.mHO_Dece_{Proposed,TWOIAG,DBOIAG,RWOIAG}.m

结果目录2Comparison analysis\Time to go weighted\HO_Dece

发表图图例写作 ODIAG,但实际调用函数和论文正文均表明该方法为 DBOIAG。

图 16论文第 21 页对比分析

剩余飞行时间加权对比 · 场景 2

HP_Timetogo_Comparison.mHP_Acce_{Proposed,TWOIAG,DBOIAG,RWOIAG}.m

结果目录2Comparison analysis\Time to go weighted\HP_Acce

04 / 证据说明

论文与代码之间
不能静默忽略的差异

这些项目不会被自动“修正”。网站将同时保留论文表述和代码实际行为,等待数值重运行进一步确认影响。

01

已确认

蒙特卡洛分布

论文写为 N(0, 0.3²) 并限制在 ±30%;MATLAB 脚本使用 σ = 0.3/3 = 0.1,并将样本截断至 ±0.3。

02

已确认

随机种子

鲁棒性脚本调用 randn,但未设置 rng(seed);若不补充随机种子,无法逐点复现论文中的散点位置。

03

已确认

图 15 图例

发表图显示 ODIAG,而实际调用函数和论文正文均将该方法标识为 DBOIAG。

04

需要重运行

指令限幅

8 个对比函数将指令限制为 ±200g,而理论推导假设无约束的理想自动驾驶仪;重新运行时应记录限幅是否实际触发。

05

已确认

末端阈值

脚本采用 R < 1 m,并结合 tgo < 10⁻⁴ s 或 10⁻³ s;每次运行都应记录实际使用的阈值。

05 / 本地代码映射

代码档案位置

本地代码根目录Paper_1 · 作者维护的 MATLAB 代码档案

最终主脚本

  • HO_Dece.m
  • HP_Acce.m
  • HO_Dece_Initial_Cdt.m
  • HP_Acce_Initial_Cdt.m
  • HO_Dece_Terminal_Cdt.m
  • HP_Acce_Terminal_Cdt.m
  • Against_Complex_TM.m
  • HO_Dece_Robustness.m
  • HP_Acce_Robustness.m
  • HO_EnergyOptimal_Comparison.m
  • HP_EnergyOptimal_Comparison.m
  • HO_Timetogo_Comparison.m
  • HP_Timetogo_Comparison.m

非最终绘图入口

  • HO_Const.m — 常速目标示例
  • HP_Const.m — 常速目标示例
  • test_Const.m — 非论文测试参数
  • test_Complex_TM.m — 参数搜索工具
  • 5.1 / 5.2 / 5.3 — 早期结果目录