一种基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法与流程

技术特征：
1.一种基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法；其特征在于：包括以下步骤：(1)建立受导引头天线罩误差影响的飞行器的制导动力学模型和测量模型；(2)基于交互式多模型滤波方法，对飞行器制导过程中各状态进行估计；(3)基于高斯过程回归方法，建立飞行器视角和天线罩误差角之间的映射关系，并得到天线罩误差斜率；(4)基于所建立的高斯过程回归模型，在制导过程中对天线罩误差斜率进行补偿。2.根据权利要求1所述的基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下步骤：(11)建立飞行器制导动力学模型将所述飞行器制导任务使用比例导引方法进行制导，配置一阶飞行控制系统，飞行器其导引头测量的目标视线角，会受导引头天线罩的影响而产生一定偏差，即天线罩误差角，所述误差角的表达式为所述误差角的表达式为其中，λ
r
为天线罩误差角，θ
s
为视角，λ为目标视线角，θ
m
为弹体姿态角。定义天线罩误差斜率为可建立飞行器制导动力学模型为其中为系统状态，r为飞行器和目标间距离，γ
m
为飞行器飞行路径角，a
m
为飞行器实际制导指令，为动力学方程，其构建如下如下如下如下其中v
m
为飞行器速度，n为比例导引系数，τ为自动驾驶仪时间常数，t
α
为航向变化率时间常数，间常数，为天线罩误差斜率估计值。
(12)建立飞行器制导测量模型所述飞行器仅有目标视线角测量值，考虑到天线罩误差角的影响，建立飞行器制导测量模型为：其中v
k
～n(0,r)为测量噪声，h(x
k
；ρ
θ,k
)为测量方程3.根据权利要求1所述的基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下步骤：(21)离散化系统动力学模型基于四阶龙格库塔法，将所述步骤(1)中建立的飞行器制导动力学模型离散化，即x
k 1
＝φ(x
k
；δt,ρ
θ,k
) w
k
其中w
k
～n(0,q)为过程噪声，代表离散化误差，q为其协方差矩阵。(22)设定局部滤波模型使用一组预设定天线罩误差斜率值来构建多个局部滤波模型，即针对每个误差斜率参数值建立对应的动力学与测量模型建立对应的动力学与测量模型使用无迹卡尔曼滤波算法进行各个模型的滤波估计。(23)混合局部估计结果根据所述步骤(22)中得到的各局部模型滤波结果，计算混合估计均值和协方差，作为多模型滤波方法的估计结果，即滤波方法的估计结果，即其中和p
k|k
为第k步时的估计均值和协方差，和为第i个局部滤波器得到的估计值，为第i个局部模型对应的模型概率。(24)计算估计视角和天线罩误差根据所述步骤(23)中得到的多模型滤波估计结果计算估计视角如下计算估计天线罩误差角如下
4.根据权利要求1所述的基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下步骤：(31)建立视角到天线罩误差角的高斯过程回归模型使用v
r,i
～n(0,r
r,i
)表示第i步时估计天线罩误差角和实际天线罩误差角之间的估计误差，得到估计天线罩误差角与估计视角之间的关系误差，得到估计天线罩误差角与估计视角之间的关系考虑任意视角输入其对应所需预测的天线罩误差角为建立和λ
r,j
之间的高斯过程先验分布其中为先验均值，k为协方差矩阵，由协方差函数k(x1,x2)组成，基于估计天线罩误差角和估计视角的训练数据，可以得到所需预测的天线罩误差角的后验分布其中其中(32)计算天线罩误差斜率对所得到的高斯过程后验分布进行求导，可以得到对任意输入其天线罩误差斜率为其中。5.根据权利要求1所述的基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法，其特征在于：所述步骤(4)包括以下步骤：(41)计算修正视线角速率根据所述步骤(3)中得到的估计天线罩误差斜率，构建修正视线角速率
根据测量视线角速率和实际视线角速率之间的关系得到修正视线角速率为(42)计算修正飞行器实际制导指令基于所述步骤(2)中得到的制导系统各状态估计值计算得到离散时间下的修正飞行器实际制导指令其中使用该修正后制导指令，完成天线罩误差斜率的补偿。

技术总结
本发明公开了一种基于高斯过程回归的飞行器导引头天线罩误差斜率估计与补偿方法，针对仅有视线角测量的受天线罩误差影响的飞行器制导系统，建立了飞行器动力学模型，使用交互式多模型滤波方法对制导过程中各状态进行估计，基于高斯过程回归模型建立飞行器视角和天线罩误差角之间的映射关系，并基于高斯过程模型的导数得到天线罩误差斜率的解析表达形式，最后用于飞行器导引头天线罩误差的补偿，从而有效提高了制导性能。从而有效提高了制导性能。从而有效提高了制导性能。


技术研发人员：陆科林 符启恩
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2021/10/23