多星合作博弈的拦截方法技术

多星合作博弈的拦截方法，本发明专利技术涉及多星合作拦截方法。本发明专利技术的目的是为了解决现有单星拦截时间过长且未考虑目标星机动性的问题。一、通过传感器获取拦截星和目标星的态势信息，基于态势信息计算拦截星与目标星的零控脱靶量以及拦截星间的零控脱靶量；二、设计博弈指标函数，使拦截星在不相互碰撞下拦截目标星；三、求解拦截星与目标星博弈策略；四、求解不同拦截态势下的最优拦截结束时间，计算最优零控脱靶量，得到最优拦截星与目标星博弈策略；五、按照最优拦截星博弈策略控制各拦截星的飞行轨迹，接近目标星实现拦截。本发明专利技术用于多星合作拦截领域。

Interception method of multi star cooperative game

The invention relates to a multi-star cooperative interception method. The purpose of the invention is to solve the problem that the existing single star interception time is too long and the target star mobility is not considered. First, obtain the situation information of interceptor and target star through sensor, and calculate the zero control miss distance between interceptor and target star based on situation information; second, design game index function to intercept target star without collision; third, solve the game strategy of interceptor and target star; fourth, solve the optimal intercept situation At the end time, the optimal zero control miss distance is calculated to get the optimal intercept star and target star game strategy; fifthly, according to the optimal intercept star game strategy, the flight path of each intercept star is controlled to approach the target star to achieve interception. The invention is used in the field of multi satellite cooperative interception.

【技术实现步骤摘要】
多星合作博弈的拦截方法
本专利技术涉及多星合作拦截方法。
技术介绍
卫星作为空间信息网的重要组成部分，在信息交流方面有着通信距离远，且不受地形限制等优点。为了夺取空间信息优势权，卫星拦截是未来空间制衡的必要手段。随着卫星智能化的发展，目标星可以感知空间态势，获取相应的空间信息，并做出决策以应对战场态势，这对拦截星提出了更高的要求。由于目标星具备空间感知能力，自主决策能力和机动能力，在拦截星接近过程中可以获取态势信息，并采取最优策略以进行躲避，而在传统卫星拦截方法中，并未考虑目标星的机动性或机动的最优性，导致拦截星按照预定轨迹不能实现对目标的拦截，同时对于单星拦截，存在拦截时间过长等缺点，因此，为了实现快速精确拦截，本专利提出多星合作博弈拦截方法，在考虑目标机动最优性的基础上，采用多颗拦截星实现对目标星的快速拦截。2013年11月在《大连理工大学学报》上发表的“接近非合作目标的航天器相对轨道有限时间控制”，作者：邬树楠等。该文虽然考虑了目标星的机动能力，但并未考虑目标星机动的最优性。2016年11月在《北京理工大学学报》上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多星合作博弈的拦截方法，其特征在于：所述方法具体过程为：/n步骤一、通过传感器获取拦截星和目标星的态势信息，基于态势信息计算拦截星与目标星的零控脱靶量以及拦截星间的零控脱靶量；/n态势信息包括轨道坐标系下拦截星和目标星的位置和速度信息；/n步骤二、设计博弈指标函数，使拦截星在不相互碰撞下拦截目标星；/n步骤三、求解拦截星与目标星博弈策略；/n步骤四、求解不同拦截态势下的最优拦截结束时间，基于最优拦截结束时间和拦截星与目标星的零控脱靶量计算最优零控脱靶量，根据最优零控脱靶量优化拦截星与目标星博弈策略，得到最优拦截星与目标星博弈策略；/n步骤五、按照最优拦截星博弈策略控制各拦截星的飞行轨迹，接...

【技术特征摘要】
1.多星合作博弈的拦截方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
步骤一、通过传感器获取拦截星和目标星的态势信息，基于态势信息计算拦截星与目标星的零控脱靶量以及拦截星间的零控脱靶量；
态势信息包括轨道坐标系下拦截星和目标星的位置和速度信息；
步骤二、设计博弈指标函数，使拦截星在不相互碰撞下拦截目标星；
步骤三、求解拦截星与目标星博弈策略；
步骤四、求解不同拦截态势下的最优拦截结束时间，基于最优拦截结束时间和拦截星与目标星的零控脱靶量计算最优零控脱靶量，根据最优零控脱靶量优化拦截星与目标星博弈策略，得到最优拦截星与目标星博弈策略；
步骤五、按照最优拦截星博弈策略控制各拦截星的飞行轨迹，接近目标星实现拦截。


2.根据权利要求1所述多星合作博弈的拦截方法，其特征在于：所述步骤一中通过传感器获取拦截星和目标星的态势信息，基于态势信息计算拦截星与目标星的零控脱靶量以及拦截星间的零控脱靶量；
态势信息包括轨道坐标系下拦截星和目标星的位置和速度信息；
具体过程为：
拦截星P与地心的位置矢径为r2，参考卫星与地心的位置矢径为r1，拦截星与参考卫星的相对位置矢径为δr＝r2-r1；以参考卫星为原点，建立轨道坐标系，轨道坐标系原点O1位于参考卫星，轨道坐标系O1x轴由地心指向参考卫星，轨道坐标系O1z轴垂直于参考卫星的轨道平面，轨道坐标系O1y轴与O1x轴，O1z轴构成右手直角坐标系；
采用N颗拦截星合作拦截1颗目标星，定义轨道坐标系下的位置和速度为各星的状态变量，计算各拦截星与目标星的相对状态为
其中，为第i颗拦截星与目标星的相对状态，为第i颗拦截星的状态变量，XE为目标星的状态变量，N为拦截星的数量；
计算拦截星与目标星的零控脱靶量：



计算拦截星间的零控脱靶量：



其中，为第i颗拦截星与目标星的零控脱靶量，t为拦截当前时间，tf为拦截结束时间，为第i颗拦截星与目标星的相对状态，D为给定矩阵，D＝[I303]，I3为3×3的单位阵，03为3×3的零矩阵，为第i颗拦截星与第j颗拦截星的零控脱靶量，为第j颗拦截星与目标星的零控脱靶量，i代表第i颗拦截星，j代表第j颗拦截星，且i≠j，Φ(tf,t)为卫星的状态转移矩阵。


3.根据权利要求2所述多星合作博弈的拦截方法，其特征在于：所述卫星的状态转移矩阵
Φ11、Φ12、Φ21、Φ22为中间变量；






其中，ω为参考卫星的轨道角速度，τ为拦截结束时间与当前时间的差值，τ＝tf-t，t为拦截当前时间，tf为拦截结束时间。


4.根据权利要求3所述多星合作博弈的拦截方法，其特征在于：所述步骤二中设计博弈指标函数，使拦截星在不相互碰撞下拦截目标星；具体过程为：
定义拦截星与目标星的博弈指标函数为



其中，J为拦截星与目标星的博弈指标函数，为第1颗拦截星的博弈策略，为第N颗拦截星的博弈策略，UE为目标星的博弈策略，为拦截项，控制拦截星与目标星的距离，为拦截结束时第i颗拦截星与目标星的零控脱靶量，ki为综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶东，王淳宝，孙兆伟，孙楚琦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23