[发明专利]多飞行器同时协同拦截飞行器数量及空间位置散布的设计方法

说明书

多飞行器同时协同拦截飞行器数量及空间位置散布的设计方法，属于飞行器制导控制领域。目前多飞行器同时协同拦截的设计方法大多未考虑飞行器的空间位置散布设计，难以应用于目标运动信息探测不准下的拦截问题。根据目标运动信息误差及加速度预报的误差特性，计算中末交班时目标预测命中区域视线坐标系的投影；建立同时协同拦截问题的数学模型；基于区域覆盖优化方法，求解飞行器的零控终端位置和相应的中末交班成功概率；求解所需飞行器的最少数量。本发明给出了目标运动信息探测不准下的同时协同拦截设计框架，将飞行器数量及空间位置散布的设计问题转化为区域覆盖优化的求解问题，本发明提出的方法还可应用于带有假目标的协同拦截设计。

技术领域

本发明涉及多飞行器同时协同拦截飞行器数量及空间位置散布的设计方法，属于飞行器制导领域。

背景技术

在复杂战场环境下，预警系统难以获得目标精确的运动信息，从而导致中末交班时飞行器可能存在较大的零效脱靶量。当中末交班时的零效脱靶量大于飞行器在末制导阶段的最大可修正距离时，单个飞行器在末制导阶段难以命中目标。因此，为了确保完成作战任务，需要多个飞行器对目标进行协同拦截。分析结果表明，多个飞行器通过协同拦截可以提高对目标的拦截概率，但飞行器的数量应满足一定的需求，且飞行器在中末交班时要保持一定的空间散布。目前可查阅的多飞行器同时协同拦截设计方法大多未考虑预警系统对目标运动信息的探测误差，且未对飞行器的空间位置散布进行优化设计，可应用范围十分有限。

发明内容

本发明的目的是提供多飞行器同时协同拦截飞行器数量及空间位置散布的设计方法，以解决预警系统探测不准下的目标拦截问题，确保存在至少一个飞行器在末制导阶段能够命中目标。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

多飞行器同时协同拦截飞行器数量及空间位置散布的设计方法，具体包括以下步骤：

一、根据目标运动信息误差及加速度预报的误差特性，计算中末交班时目标预测命中区域视线坐标系Oyz平面内的投影；

二、构造基于区域覆盖的同时协同拦截指标，建立同时协同拦截问题的数学模型；

三、基于区域覆盖优化方法，在飞行器数量确定的条件下求解飞行器的零控终端位置和相应的中末交班成功概率；

四、基于二分算法求解所需飞行器的最少数量。

在步骤一中，目标预测命中区域视线坐标系Oyz平面内投影的表达式为:

其中，表示点(y,z)服从均值为y协方差矩阵为Q_y的正态分布，y和Q_y的表达式为

其中，t_e表示预测命中时刻，q_ε,q_β分别为视线高低角和视线方位角，L(q_ε,q_β)为惯性坐标系到视线坐标系的转换矩阵，[x_s0 y_s0 z_s0]^T为基准视线坐标系的原点在惯性坐标系下的坐标，[x_T(t_e) y_T(t_e) z_T(t_e)]^T为惯性坐标系下预测命中区域均值点的坐标，为惯性坐标系下预测命中区域的协方差矩阵；L(q_ε,q_β)的表达式为

[x_T(t_e) y_T(t_e) z_T(t_e)]^T和的表达式分别为