反无人机绳网捕获方法技术

反无人机绳网捕获方法，首先向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台；当捕获平台飞行至距离无人机目标一定距离时，捕获平台以设定的发射速度以及发射角度发射绳网，其中绳网背面连接有降落伞伞包，绳网展开与无人机目标发生碰撞缠绕，完成无人机目标的捕获；捕获完成后，降落伞伞包打开且充气张满后与捕获有无人机目标的绳网一起稳定下落。本发明专利技术利用绳网捕获反无人机手段，同时结合捕获平台发射飞行、柔性绳网展开捕获和降落伞回收的全过程。进一步地，提出了绳网成功捕获无人机目标的判断依据，并对反无人机绳网捕获方法中的绳网发射参数进行优化，提高了绳网捕获无人机的成功率。

【技术实现步骤摘要】
反无人机绳网捕获方法
本专利技术属于反无人机
，具体地涉及一种反无人机绳网捕获方法。
技术介绍
民用无人机技术的发展，使得无人机价格更低、操作更简单且更容易获取，在地形测绘、矿产探测和地震灾害预警勘察等方面发挥着越来越重要的作用。但是同时，民用无人机由于其体积小、飞行空域低和雷达难以探测等特性，已成为各种破坏活动的主要媒介。目前在全球已发生多起无人机非法进入敏感空域事件和无人机贩毒、走私和暴力活动事件，给社会稳定及安全保卫工作带来重大挑战及安全隐患，因此反无人机技术成为近几年来世界各国关注的热点课题。目前新兴的反无人机绳网捕获模式，以其高容差、低要求和低成本等特性，正受到世界各国和各组织的重视。无人机的有限机动能力为绳网的有效捕获提出了挑战。其实在已知无人机的机动范围、绳网相对捕获平台的发射角度和发射速度之后，就可以迭代出绳网开网时刻捕获平台与无人机的相对位置信息和捕获平台自身的俯仰角和攻角等姿态参数。但是由于测量误差、发射误差以及空气扰动等系统误差的存在，使得任务设计与实际情况存在一定差距。如何提高绳网捕获无人机的成功率，目前还没有很好的解决方案公开。
技术实现思路
为了增加系统容差，提高绳网捕获无人机的成功率，本专利技术提出了一种反无人机绳网捕获方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：反无人机绳网捕获方法，首先向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台；当捕获平台飞行至距离无人机目标一定距离时，捕获平台以设定的发射速度以及发射角度发射绳网，其中绳网背面连接有降落伞伞包，绳网展开与无人机目标发生碰撞缠绕，完成无人机目标的捕获；捕获完成后，降落伞伞包打开且充气张满后与捕获有无人机目标的绳网一起稳定下落。进一步地，本专利技术以导弹的形式向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台。所述捕获平台其自身包括弹壳收集用降落伞伞包，捕获平台发射绳网之后，弹壳收集用降落伞伞包打开且充气张满后与捕获平台一起稳定下落。这样，可以在发射完绳网之后，实现捕获平台自身的收集。本专利技术中所述捕获平台发射绳网时捕获平台的发射角度包括捕获平台发射绳网时捕获平台的攻角δ和俯仰角θ。进一步地，本专利技术提供一种捕获平台发射绳网时捕获平台的发射速度以及发射角度的优化设计方法，包括：步骤如下：(1)确定绳网捕获无人机目标的判断依据；设无人机目标沿水平方向飞行的速度变化范围为其中无人机目标竖直方向的最大机动半径为R。定义绳网成功捕获无人机目标的判据为：绳网与无人机碰撞的时刻，绳网网口组成的多边形在竖直平面内的投影面SNP能够覆盖无人机的大概率位置点的集合SUAV。令绳网发射瞬间，捕获平台距离无人机机动平面的中心点的水平距离为dUAV，无人机高度与捕获平台高度的高度差为hUAV；绳网从发射开网展开至SNP能够刚好覆盖SUAV所需要的时间为绳网的投影面SNP从开始到结束覆盖SUAV期间绳网的飞行时间为为了保证无人机在最快水平速度飞行的情况下捕获任务能够成功，绳网展开至有效捕获状态所需要的时间需要满足其中为时间内绳网的水平飞行距离，可由仿真计算得到。为了保证无人机在最小水平飞行速度运行的情况下捕获任务能够成功，绳网的有效滞空时间需要满足其中为时间内绳网的水平飞行距离，可由仿真计算得到。综上，可以得到绳网捕获无人机的判断依据为必须满足下列不等式方程组(2)根据影响绳网展开的因素选取待优化的自变量；影响绳网展开的因素包括绳网的大小与构型、绳网所用材料、绳网的质量、绳网的折叠方式、网包的尺寸与材料、质量块的发射速度与发射角度和质量块的质量等等。本专利技术选取的待优化自变量包括发射绳网时捕获平台自身的运动参数和捕获平台与无人机的相对位置参数。具体地，发射绳网时捕获平台自身的运动参数包括发射绳网时捕获平台的速度vmissile，捕获平台的攻角δ，捕获平台的俯仰角θ。发射绳网时捕获平台与无人机的相对位置参数包括发射绳网时捕获平台距离无人机机动平面的中心点的水平距离为dUAV和无人机高度与捕获平台高度的高度差为hUAV。对这5个参数进行优化，能够大大提升捕获的成功率。进一步，选取的待优化自变量还包括绳网参数，其中绳网参数包括绳网的大小与构型、绳网所用材料、绳网的质量、绳网的折叠方式、网包的尺寸与材料、绳网内部绳索的直径、加强绳的直径、质量块的质量，可以选择其中几种的组合。(3)确定目标函数。在满足绳网捕获无人机的判断依据即满足公式(3)的前提下，最小化展开时间和最大化有效作用时间为优化目标，即目标函数为：其中xUAV为步骤(2)中确定的待优化的自变量。(4)利用多目标优化算法对目标函数进行优化，得到优化后的目标函数值以及其对应的自变量，其中就包括绳网开网时刻捕获平台的速度vmissile、捕获平台的攻角α、捕获平台的俯仰角θ、捕获平台距离无人机机动平面的中心点的水平距离dUAV和无人机高度与捕获平台高度的高度差为hUAV等。多目标优化算法如多目标遗传算法、基于遗传算法的边界法线交叉法、分解的多目标进化算法等等。进一步地，由于本专利技术是采用导弹的形式发射捕获平台，因此可以结合目前常用的一些弹道设计方法，得到捕获平台的地面发射参数，即地面装置以导弹形式发射捕获平台时的发射参数，如发射角度、发射速度等。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提出了一种全新的反无人机绳网捕获方法，其利用绳网捕获这一非常有效的反无人机手段，同时结合捕获平台发射飞行、柔性绳网展开捕获和降落伞回收的全过程。进一步地，为了提高绳网捕获无人机的成功率，在已知无人机的机动范围的前提下，结合无人机的机动特性，提出了一种全新的绳网成功捕获无人机目标的判断依据，选取绳网开网时刻捕获平台的速度vmissile、捕获平台的攻角α、捕获平台的俯仰角θ作为优化自变量，以最好绳网展开时间和最大有效作用时间为优化目标，利用多目标优化算法对目标函数进行优化，得到优化后的目标函数值以及其对应的自变量。进一步的，由此可以迭代得到捕获平台地面发射的各项参数，为整个无人机绳网捕获系统的系统设计提供参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是反无人机绳网捕获过程示意图；图2是绳网成功捕获无人机示意图；图3是绳网发射至展开状态的过程图；图4是绳网的结构示意图；图5是捕获平台与绳网示意图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：参照图1，本实施例提供的反无人机绳网捕获方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.反无人机绳网捕获方法，其特征在于：首先向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台；当捕获平台飞行至距离无人机目标一定距离时，捕获平台以设定的发射速度以及发射角度发射绳网，其中绳网背面连接有降落伞伞包，绳网展开与无人机目标发生碰撞缠绕，完成无人机目标的捕获；捕获完成后，降落伞伞包打开且充气张满后与捕获有无人机目标的绳网一起稳定下落。/n

【技术特征摘要】
1.反无人机绳网捕获方法，其特征在于：首先向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台；当捕获平台飞行至距离无人机目标一定距离时，捕获平台以设定的发射速度以及发射角度发射绳网，其中绳网背面连接有降落伞伞包，绳网展开与无人机目标发生碰撞缠绕，完成无人机目标的捕获；捕获完成后，降落伞伞包打开且充气张满后与捕获有无人机目标的绳网一起稳定下落。


2.根据权利要求1所述的反无人机绳网捕获方法，其特征在于：以导弹的形式向无人机目标发射封装有绳网发射机构的捕获平台。


3.根据权利要求2所述的反无人机绳网捕获方法，其特征在于：所述捕获平台其自身包括弹壳收集用降落伞伞包，捕获平台发射绳网之后，弹壳收集用降落伞伞包打开且充气张满后与捕获平台一起稳定下落。


4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的反无人机绳网捕获方法，其特征在于：捕获平台发射绳网时捕获平台的发射角度包括捕获平台发射绳网时捕获平台的攻角α和俯仰角θ。


5.根据权利要求4所述的反无人机绳网捕获方法，其特征在于：捕获平台发射绳网时捕获平台的发射速度以及发射角度的优化设计方法，包括：
(1)确定绳网捕获无人机目标的判断依据；
设无人机目标沿水平方向飞行的速度变化范围为其中无人机目标竖直方向的最大机动半径为R；定义绳网成功捕获无人机目标的判据为：绳网与无人机碰撞的时刻，绳网网口组成的多边形在竖直平面内的投影面SNP能够覆盖无人机的大概率位置点的集合SUAV；
令绳网发射瞬间，捕获平台距离无人机机动平面的中心点的水平距离为dUAV，无人机高度与捕获平台高度的高度差为hUAV；绳网从发射开网展开至SNP能够刚好覆盖SUAV所需要的时间为绳网的投影面SNP从开始到结束覆盖SUAV期间绳网的飞行时间为
为了保证无人机在最快水平速度飞行的情况下捕获任务能够成功，绳网展开至有效捕获状态所需要的时间需要满足



其中为时间内绳网的水平飞行距离，由仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈青全，邹文，张国斌，丰志伟，王星，刘安民，张青斌，葛健全，吴昊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43