[发明专利]一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法

权利要求书

1.一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、获取当前时刻目标机动加速度的大小和方向的估计值，并考虑目标机动加速度的大小和方向的估计误差，求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；

步骤二、对步骤一得到的拦截时刻机动目标可达域包络内部进行采样，获得预测拦截时刻机动目标可达域的全部采样点；

步骤三、构建可达域分配优化指标，根据己方拦截器的数目，采用优化算法求解与拦截器数目相匹配的机动目标可达域内的瞄准点；

步骤四、采用匈牙利算法获得N个拦截器和N个瞄准点的燃料最优对应关系，并绘制N个拦截器的可达域对目标可达域的覆盖情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述步骤一中获取当前时刻目标机动加速度的大小和方向的估计值，并考虑目标机动加速度的大小和方向的估计误差，求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；具体过程为：

定义目标轨道坐标系：坐标系原点为目标的中心，x轴沿地心指向目标质心方向，y轴在轨道平面内垂直于x轴并指向轨道前进的方向，z轴可由右手法则确定；

获取当前时刻在目标轨道坐标系内的目标机动加速度大小的估计值和目标两个推力方向角的估计值和

其中表示目标机动加速度与轨道平面夹角的估计值，表示目标机动加速度在轨道平面内的投影与目标轨道坐标系x轴夹角的估计值；

假设目标机动加速度的大小和方向的估计误差均服从高斯分布，且目标机动加速度的1σ估计误差为σ_u，目标两个推力方向角的1σ估计误差分别为σ_α和σ_β；

所述求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；具体过程如下:

1)、考虑3σ原则，则目标真实机动加速度幅值u的范围为目标真实推力方向角α的范围为目标真实推力方向角β的范围为

2)、设定目标机动加速度的最大幅值为

分别设定两个推力方向角的遍历步长为τ_α,τ_β，则按步长τ_α,τ_β进行遍历，可得到如下形式表示的目标推力方向角

其中C_α、C_β为中间变量，·为乘号，C_α＝floor(6σ_α/τ_α),C_β＝floor(6σ_β/τ_β)，floor(·)表示向下取整函数；

在每组确定的目标推力方向角下，结合目标机动加速度的最大幅值确定目标器在目标轨道坐标系下的机动加速度为

3)、以观测设备观测到的当前时刻目标器的位置向量和速度向量作为初值，对目标器在连续推力下的动力学模型进行轨道数值积分运算，求解目标器的终端位置向量

其中C为终端位置总数，C＝(C_α+1)·(C_β+1)；

目标器在连续推力下的动力学模型表示为：

其中，u＝[u_x,u_y,u_z]^T为目标器在目标轨道坐标系下的机动加速度，u_x为目标在目标轨道坐标系x轴下的机动加速度，u_y为目标在目标轨道坐标系y轴下的机动加速度，u_z为目标在目标轨道坐标系z轴下的机动加速度，T为转置，表示径向，i_z＝(r×v)/||r×v||表示法向，i_y＝i_z×i_x表示周向；μ表示地球的引力常数，r和v分别表示J2000惯性系的位置矢量和速度矢量，表示相应位置矢量的大小；表示r的一阶导数，表示v的一阶导数；|| ||表示范数；

4)、当目标处在无动力飞行状态下时，对目标器在无动力下的动力学模型进行轨道数值积分运算，求解目标器的终端位置向量

所述目标器在无动力下的动力学模型为二体模型，表示为：

5)、与结合便构成了拦截时刻机动目标可达域的包络。