基于截获概率的空空导弹协同探测方法技术

基于截获概率的空空导弹协同探测方法，具体涉及一种基于目标截获概率的空空导弹协同探测的方法，本发明专利技术为了解决多拦截器探测时未给出截获概率，导致协同探测准确率低的问题，获取考虑目标机动时目标捕获时刻目标运动区域及其概率分布；选取一枚导弹作为领弹，四枚导弹作为从弹，根据目标运动区域计算领弹和从弹编队的队形参数；根据目标运动区域概率分布和队形参数计算二维平面内的协同截获概率；以队形参数为优化参数，截获概率为优化目标，利用粒子群优化算法优化协同截获概率，得到截获概率最大值，实现最佳的多弹协同探测。本发明专利技术属于多弹协同探测领域。属于多弹协同探测领域。属于多弹协同探测领域。

【技术实现步骤摘要】
基于截获概率的空空导弹协同探测方法


[0001]本专利技术涉及一种协同探测方法，具体涉及一种基于目标截获概率的空空导弹协同探测的方法，属于多弹协同探测领域。

技术介绍

[0002]现代战争中随着复杂的战场环境及目标强机动特性等因素的影响，空空导弹不仅要求自身的机动性能和精确制导性能，还需完成多平台间的协同作战，以实现整体作战效能的最大化。在多平台协同作战中，可以有效扩大侦查范围、提高探测精度、增强能力，并为协同末制导提供良好的中末交接班条件。现有多拦截器(多拦截器包括空空导弹，除了空空导弹之外还包括多无人机、多战斗机等)中，选取编队队形和拦截器视场角与目标区域的包含关系，再通过对队形参数进行调整，在中末制导时刻实现对目标的捕获，但该方法中并未给出截获概率，导致协同探测准确率低，因此，存在一定的局限性。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决多拦截器探测时未给出截获概率，导致协同探测准确率低的问题，进而提出了一种基于截获概率的空空导弹协同探测方法。
[0004]本专利技术采取的技术方案是：
[0005]它包括以下步骤：
[0006]S1、获取考虑目标机动时，目标捕获时刻目标运动区域及其概率分布；
[0007]S2、选取一枚导弹作为领弹，四枚导弹作为从弹，根据目标运动区域计算领弹和从弹编队的队形参数；
[0008]S3、根据目标运动区域概率分布和队形参数计算二维平面内的协同截获概率；
[0009]S4、以队形参数为优化参数，截获概率为优化目标，利用粒子群优化算法优化协同截获概率，得到截获概率最大值。
[0010]进一步地，S1中获取考虑目标机动时，目标捕获时刻目标运动区域及其概率分布，具体过程为：
[0011]S11、根据惯性坐标系下的目标运动学方程和弹道坐标系下的目标动力学方程计算得到目标离散运动方程；
[0012]S12、在中制导段时，通过卫星测量得到目标在惯性坐标系下的位置，根据位置得到目标的控制输入；
[0013]S13、计算控制输入的均值和方差，根据均值和方差利用雅可比矩阵获得目标运动状态方差离散方程；
[0014]S14、根据目标离散运动方程和目标运动状态方差离散方程计算得到惯性坐标系下捕获时刻的目标运动区域，目标运动区域服从正态分布；
[0015]S15、根据目标运动区域计算惯性坐标系下的目标运动区域概率分布。
[0016]进一步地，S11中目标离散运动方程为：
[0017]X(k+1)＝X(k)+ΔT
×
f(X(k),u(k),k)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]其中，X表示目标在惯性坐标系下的状态量，X＝(x,y,z,V,θ,ψ)
T
，(x,y,z)表示目标在惯性坐标系下的位置坐标；V表示目标在惯性坐标系下的速度；θ表示目标在惯性坐标系下的弹道倾角；ψ表示目标在惯性坐标系下的弹道偏角；X(k+1)表示k+1时刻的目标信息；X(k)表示k时刻的目标信息；ΔT表示离散时间步长；f(
·
)表示非线性函数；u(k)表示k时刻目标的控制输入，u＝(a
x
,a
y
,a
z
)
T
，a
x
,a
y
,a
z
表示目标在弹道坐标系下的x,y,z三个方向的加速度。
[0019]进一步地，S13中目标运动状态方差离散方程为：
[0020][0021]其中，Q
X
(k+1)表示k+1时刻目标运动状态的方差；Q
X
(k)表示k时刻目标运动状态的方差；表示初始时刻控制输入的方差；A
k
表示非线性函数f(
·
)对X的偏导数在X＝X(k)时刻的雅可比矩阵；
[0022][0023]其中，表示求偏导；表示非线性函数f(
·
)对X求偏导；
[0024]B
k
表示非线性函数f(
·
)对控制量u
T
的偏导数在X＝X(k)时刻的雅可比矩阵；
[0025][0026]其中，表示非线性函数f(
·
)对控制量u
T
求偏导。
[0027]进一步地，S14中目标运动区域为：
[0028][0029]其中，N(
·
)表示正态分布函数；表示捕获时刻t
b
目标运动状态的均值；表示捕获时刻t
b
目标运动状态的方差。
[0030]进一步地，S15中目标运动区域概率分布为：
[0031][0032]其中，P(X)表示概率密度函数；π表示圆周率，取3.14；表示对捕获时刻t
b
目标运动状态的协方差矩阵求行列式；exp{
·
}表示以自然常数e为底的指数函数；表示协方差矩阵的逆矩阵。
[0033]进一步地，S2中选取一枚导弹作为领弹，四枚导弹作为从弹，根据目标运动区域计算领弹和从弹编队的队形参数，具体过程为：
[0034]S21、选取一枚导弹作为领弹M1，将S14的目标运动区域通过转换矩阵转换为领弹弹道坐标系下的目标运动区域，得到对应的均值和方差，且领弹弹道坐标系的x轴始终指向目标运动区域的均值，根据均值和方差构建目标三维运动区域，根据目标三维运动区域对目标可能出现区域的正态分布概率取
±
3σ，得到目标可能出现的近似估计区域；
[0035]S22、假设导弹的导引头为圆形视场，将目标三维运动区域的三维平面图分别沿着领弹弹道坐标系的不同坐标轴进行投影，得到三张二维平面投影示意图，分别是沿领弹弹道坐标系的x轴投影得到的二维平面投影示意图、沿领弹弹道坐标系的y轴投影得到的二维平面投影示意图、沿领弹弹道坐标系的z轴投影得到的二维平面投影示意图；
[0036]S23、选取四枚导弹作为从弹，从弹分别为M2、M3、M4、M5，从弹关于领弹M1空间对称分布，并与领弹M1保持人字形编队，并将领弹与四枚从弹进行S22中的投影，将投影结果标记在S22中三张二维平面投影示意图内，得到包含近似估计区域和领弹与从弹位置的三张二维平面投影示意图，设置领弹和从弹编队的队形参数r表示领弹和从弹之间的相对距离，ξ表示领弹和从弹的相对距离矢量与领弹弹道坐标系平面之间的夹角；表示领弹和从弹的相对距离矢量在领弹弹道坐标系平面的投影与M1Y轴之间的夹角；
[0037]S24、在包含近似估计区域和领弹与从弹位置的沿领弹弹道坐标系的x轴投影得到的二维平面投影示意图上计算领弹与从弹的探测区域，利用约束限制相邻导弹的探测区域间存在交集，并使领弹与四枚从弹的交集探测区域小于领弹的探测区域；
[0038]S25、根据探测区域，在包含近似估计区域和领弹与从弹位置的沿领弹弹道坐标系的x轴投影得到的二维平面投影示意图上建立极坐标系，定义(ρ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、获取考虑目标机动时，目标捕获时刻目标运动区域及其概率分布；S2、选取一枚导弹作为领弹，四枚导弹作为从弹，根据目标运动区域计算领弹和从弹编队的队形参数；S3、根据目标运动区域概率分布和队形参数计算二维平面内的协同截获概率；S4、以队形参数为优化参数，截获概率为优化目标，利用粒子群优化算法优化协同截获概率，得到截获概率最大值。2.根据权利要求1中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S1中获取考虑目标机动时，目标捕获时刻目标运动区域及其概率分布，具体过程为：S11、根据惯性坐标系下的目标运动学方程和弹道坐标系下的目标动力学方程计算得到目标离散运动方程；S12、在中制导段时，通过卫星测量得到目标在惯性坐标系下的位置，根据位置得到目标的控制输入；S13、计算控制输入的均值和方差，根据均值和方差利用雅可比矩阵获得目标运动状态方差离散方程；S14、根据目标离散运动方程和目标运动状态方差离散方程计算得到惯性坐标系下捕获时刻的目标运动区域，目标运动区域服从正态分布；S15、根据目标运动区域计算惯性坐标系下的目标运动区域概率分布。3.根据权利要求2中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S11中目标离散运动方程为：X(k+1)＝X(k)+ΔT
×
f(X(k),u(k),k)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，X表示目标在惯性坐标系下的状态量，X＝(x,y,z,V,θ,ψ)
T
，(x,y,z)表示目标在惯性坐标系下的位置坐标；V表示目标在惯性坐标系下的速度；θ表示目标在惯性坐标系下的弹道倾角；ψ表示目标在惯性坐标系下的弹道偏角；X(k+1)表示k+1时刻的目标信息；X(k)表示k时刻的目标信息；ΔT表示离散时间步长；f(
·
)表示非线性函数；u(k)表示k时刻目标的控制输入，u＝(a
x
,a
y
,a
z
)
T
，a
x
,a
y
,a
z
表示目标在弹道坐标系下的x,y,z三个方向的加速度。4.根据权利要求3中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S13中目标运动状态方差离散方程为：其中，Q
X
(k+1)表示k+1时刻目标运动状态的方差；Q
X
(k)表示k时刻目标运动状态的方差；Q
uT0
表示初始时刻控制输入的方差；A
k
表示非线性函数f(
·
)对X的偏导数在X＝X(k)时刻的雅可比矩阵；
其中，表示求偏导；表示非线性函数f(
·
)对X求偏导；B
k
表示非线性函数f(
·
)对控制量u
T
的偏导数在X＝X(k)时刻的雅可比矩阵；其中，表示非线性函数f(
·
)对控制量u
T
求偏导。5.根据权利要求4中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S14中目标运动区域为：其中，N(
·
)表示正态分布函数；表示捕获时刻t
b
目标运动状态的均值；表示捕获时刻t
b
目标运动状态的方差。6.根据权利要求5中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S15中目标运动区域概率分布为：其中，P(X)表示概率密度函数；π表示圆周率，取3.14；表示对捕获时刻t
b
目标运动状态的协方差矩阵求行列式；exp{
·
}表示以自然常数e为底的指数函数；表示协方差矩阵的逆矩阵。7.根据权利要求6中所述的基于截获概率的空空导弹协同探测方法，其特征在于：S2中选取一枚导弹作为领弹，四枚导弹作为从弹，根据目标运动区域计算领弹和从弹编队的队形参数，具体过程为：
S21、选取一枚导弹作为领弹M1，将S14的目标运动区域通过转换矩阵转换为领弹弹道坐标系下的目标运动区域，得到对应的均值和方差，且领弹弹道坐标系的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小艳，宋申民，张禹琛，刘庭瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：