[发明专利]一种基于分段贝塞尔曲线的多导弹协同航迹规划方法

说明书

本发明公开了一种基于分段贝塞尔曲线的多导弹协同航迹规划方法,以威胁区绕行点作为分段节点，在设计分段节点选取算法时主动考虑降低弹间碰撞几率以及较短航迹的要求，生成可行的路径节点集以及相应的航迹。在此基础上根据选取的期望飞行长度，各导弹依照自身航迹分段长度占比进行加权计算，得到各航迹分段期望长度，再求解带有航迹长度约束的优化问题，最终得到航迹长度相等的协同航迹；该算法操作简单，易于拓展，优化模型采用非线性约束优化方法即可求解，求解过程简单，是很有应用前景的一种几何航迹规划算法。

技术领域

本发明属于制导技术领域，具体涉及一种基于分段贝塞尔曲线的多导弹协同航迹规划方法。

背景技术

未来的战争向信息化、智能化方向发展，未来战争中，系统间、体系间的对抗以及信息间的持久作战，使得单枚导弹不能充分发挥其应有的作用，多导弹协同作战必然成为未来战争的趋势。如果多枚导弹在保证自己生存能力的前提下，能够从不同方位同时对目标进行攻击，则能大大提高导弹的突防能力和对目标的打击能力。

如果要实现多枚导弹发射后在飞行过程中避免威胁区、最终从不同的方向同时命中目标，则需要对导弹航迹进行规划。从目前已公开的相关文献来看，对单枚导弹的航迹规划研究得较多，对多枚导弹协同航迹规划方法研究得比较少，尤其是同时考虑攻击时间和攻击角度的方法，研究得更少。文献[1]Yao K， Li J，Sun B，et al.An adaptive gridmodel based on mobility constraints for UAV path planning[C]//InternationalConference on Control Science and Systems Engineering.IEEE，2016：207-211，[2]Tan J，Zhao L，Wang Y， et al.The 3D Path Planning Based on A*Algorithm andArtificial Potential Field for the Rotary-Wing Flying Robot[C]//InternationalConference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics.IEEE，2016；以及[3] Ingersoll B T，Ingersoll J K，Defranco P，et al.UAV Path-Planning usingBezier Curves and a Receding Horizon Approach[C]//AIAA Modeling andSimulation Technologies Conference.2015.主要根据A*及其改进算法和其他仿生算法为单个飞行器生成可行航迹，重点研究了如何提高面对突发情况时航迹生成的速度。文献：刘莉，于成龙，王祝，等.小型无人机快速三维航迹规划方法 [J].系统工程与电子技术，2013，35(12)：2521-2526，[5]Upadhyay S，Ratnoo A.Smooth Path Planning forUnmanned Aerial Vehicles with Airspace Restrictions[J].Journal of GuidanceControl&Dynamics，2017：1-17以及[6]Zhang B，Tang L，Roemer M.ProbabilisticWeather Forecasting Analysis for Unmanned Aerial Vehicle Path Planning[J].Journal of Guidance Control&Dynamics，2014，37(37)：309-312主要利用了改进的仿生算法，引入协同变量或协同系数等作为评价指标，直接或间接在单个可行航迹的基础上为多个飞行器生成协同航迹。以上这些文献鲜有同时对攻击时间和攻击角度进行约束，此外，A*等使用栅格法划分空间的方法需要扩展大量节点，十分耗时；而诸如Voronoi图等基于图搜索的规划方法的搜索工作量虽然很小，但在搜索过程中无法考虑航迹约束条件，因此得到的搜索结果难以保证可生成可飞航迹。

发明内容