用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术提供了一种用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备，包括：步骤1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；步骤2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量K

【技术实现步骤摘要】
用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术涉及制导探测
，具体地，涉及一种用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]末端防空是空天防御的关键一环，是防空作战的“最后一道防线”。近年来，以无人机编队打击、火箭弹齐射攻击为代表的集群打击模式已成为末端防空作战面临的新型威胁，对防御作战产生全向饱和威胁。因此，末端防空需具备强大的同时多目标制导探测能力，以阻止来袭目标利用数量优势突防。
[0003]专利文献CN108460509B(申请号：CN201711384688.8)公开了一种动态环境下舰队防空资源调度优化控制方法和系统，通过对任务执行过程中的扰动类型及强度进行评估，并根据扰动的类型和强度利用全局静态优化和局部动态调整相结合的式实现舰队防空资源调度的优化控制。
[0004]从制导体制考虑，无线电指令制导高度依赖制导雷达性能，无法同时为大量拦截武器提供精确引导；主动雷达制导对弱特性目标作用距离有限，同时其成本短期内仍将处于高位；半主动雷达制导体制同时多目标能力有限，难以兼顾数量和精度；红外制导体制不适用于慢速飞行威胁，同时环境对其性能影响较大。
[0005]因此，为应对末端集群防空作战的全向饱和攻击的威胁，需要提供一种大容量、快响应、强可靠的制导探测方法，支撑末端防空系统形成规模化对抗能力。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备。
[0007]根据本专利技术提供的用于集群目标末端防空的制导方法，包括：
[0008]步骤1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；
[0009]步骤2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量K
now
，并确定对应拦截簇划分方案，使集群内目标仅属于一个拦截簇；
[0010]步骤3：将阵列拆分为K
now
个子阵列，子阵列独立生成区域级宽波束，动态跟踪拦截簇，同时为拦截弹提供连续的制导照射。
[0011]优选的，所述步骤1包括：
[0012]步骤1.1：在多功能雷达获取防空责任区范围后，启用全阵列资源并将波束设置为高增益窄波束，波束指向地面坐标系初始坐标；
[0013]步骤1.2：在多功能雷达完成A个周期的回波积累和动目标检测处理，获得雷达回波在距离、速度维度的能量分布，A的取值需满足：和其中，T
r
为脉冲重复周期，r
w
为距离门宽度，v
tr
为目标相对于雷达的径向速度，v
tt
为目标相对于雷达的切向速
度，R
min
为目标至雷达的最小斜距，w
full
为波束宽度；
[0014]步骤1.3：通过多功能雷达对上述能量分布进行目标检测，若存在目标，则提取并存储其角度、距离、速度信息；若不存在目标，则直接进入步骤1.4；
[0015]步骤1.4：对多功能雷达切换搜索角度，并重复执行步骤1.2和步骤1.3，搜索指向角度先遍历俯仰方向，后遍历方位方向，覆盖所有防空责任空域，不同指向角度的间隔不大于全阵列协同下的3dB波束宽度w
full
。
[0016]优选的，所述步骤2包括：
[0017]步骤2.1：设定拦截簇数量K，选择集群内任意K个不同目标c
k
作为初始簇中心k＝1,2,
…
,K，目标指向与地面的夹角为俯仰角θ，目标指向与天线法向的夹角为方位角
[0018]步骤2.2：计算集群所有N个目标至K个簇中心的夹角α
n,k
，针对每个目标，分别选取与其夹角最小的簇中心，记录该目标的分类方案P
n,K
，以及其与对应簇中心的夹角值min(α
n,K
)，n＝1,2,
…
,N，N为末端集群威胁数量；
[0019]步骤2.3：计算K个簇内目标的中心坐标作为更新的中心坐标计算簇中心坐标更新前后夹角Δαc，若Δαc大于设定阈值th，则继续执行步骤2.2；若Δαc小于设定阈值th，则存储中心坐标分类方案P
n,K
以及夹角值min(α
n,K
)；
[0020]步骤2.4：重复执行步骤2.2和步骤2.3，使拦截簇数量K覆盖多功能雷达的同时多目标跟踪数量范围；
[0021]步骤2.5：根据存储的数据，分别计算不同拦截簇数量K对应的N个簇内夹角最大值α_max
k
，以确定本次末端防空拦截簇数量K
now
、拦截簇中心坐标和对应的目标划分方案P
now
，K
now
在满足条件下取最小值，其中，为多功能雷达子阵级3dB波束宽度，随后令本次末端防御的集群目标分类方案P
now
为拦截簇数量K
now
对应的方案
[0022]优选的，所述步骤3包括：
[0023]步骤3.1：确定子阵列的阵元数量为其中，M为全阵列阵元数量，K
now
为本次末端防空拦截簇数量，[
·
]表示向零取整算子；
[0024]步骤3.2：子阵列获取各自拦截簇中心坐标作为跟踪波束的初始指向，同时确定工作频点，使各子阵列工作频率范围互不重叠；
[0025]步骤3.3：子阵列调整波束指向，生成1个和波束与2个差波束，基于和波束数据完成距离、速度参数的测量，基于和差三波束数据完成比幅单脉冲角度测量，和差三波束的指向将根据测角结果动态调整，使跟踪波束始终覆盖拦截簇空域范围；
[0026]步骤3.4：拦截弹导引头采用半主动雷达制导体制，被动接收来自多功能雷达的直波信号与来自目标反射的回波信号，处理后获得拦截簇中心以及具体拦截目标的制导参数；
[0027]步骤3.5：跟踪制导过程中多功能雷达和拦截弹导引头将持续执行步骤3.3和步骤3.4，直至拦截作战完成。
[0028]根据本专利技术提供的用于集群目标末端防空的制导系统，包括：
[0029]模块M1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；
[0030]模块M2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量K
now
，并确定对应拦截簇划分方案，使集群内目标仅属于一个拦截簇；
[0031]模块M3：将阵列拆分为K
now
个子阵列，子阵列独立生成区域级宽波束，动态跟踪拦截簇，同时为拦截弹提供连续的制导照射。
[0032]优选的，所述模块M1包括：
[0033]模块M1.1：在多功能雷达获取防空责任区范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于集群目标末端防空的制导方法，其特征在于，包括：步骤1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；步骤2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量K
now
，并确定对应拦截簇划分方案，使集群内目标仅属于一个拦截簇；步骤3：将阵列拆分为K
now
个子阵列，子阵列独立生成区域级宽波束，动态跟踪拦截簇，同时为拦截弹提供连续的制导照射。2.根据权利要求1所述的用于集群目标末端防空的制导方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：在多功能雷达获取防空责任区范围后，启用全阵列资源并将波束设置为高增益窄波束，波束指向地面坐标系初始坐标；步骤1.2：在多功能雷达完成A个周期的回波积累和动目标检测处理，获得雷达回波在距离、速度维度的能量分布，A的取值需满足：和其中，T
r
为脉冲重复周期，r
w
为距离门宽度，v
tr
为目标相对于雷达的径向速度，v
tt
为目标相对于雷达的切向速度，R
min
为目标至雷达的最小斜距，w
full
为波束宽度；步骤1.3：通过多功能雷达对上述能量分布进行目标检测，若存在目标，则提取并存储其角度、距离、速度信息；若不存在目标，则直接进入步骤1.4；步骤1.4：对多功能雷达切换搜索角度，并重复执行步骤1.2和步骤1.3，搜索指向角度先遍历俯仰方向，后遍历方位方向，覆盖所有防空责任空域，不同指向角度的间隔不大于全阵列协同下的3dB波束宽度w
full
。3.根据权利要求1所述的用于集群目标末端防空的制导方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1：设定拦截簇数量K，选择集群内任意K个不同目标c
k
作为初始簇中心目标指向与地面的夹角为俯仰角θ，目标指向与天线法向的夹角为方位角步骤2.2：计算集群所有N个目标至K个簇中心的夹角α
n,k
，针对每个目标，分别选取与其夹角最小的簇中心，记录该目标的分类方案P
n,K
，以及其与对应簇中心的夹角值min(α
n,K
)，n＝1,2,
…
,N，N为末端集群威胁数量；步骤2.3：计算K个簇内目标的中心坐标作为更新的中心坐标计算簇中心坐标更新前后夹角Δαc，若Δαc大于设定阈值th，则继续执行步骤2.2；若Δαc小于设定阈值th，则存储中心坐标分类方案P
n,K
以及夹角值min(α
n,K
)；步骤2.4：重复执行步骤2.2和步骤2.3，使拦截簇数量K覆盖多功能雷达的同时多目标跟踪数量范围；步骤2.5：根据存储的数据，分别计算不同拦截簇数量K对应的N个簇内夹角最大值α_max
k
，以确定本次末端防空拦截簇数量K
now
、拦截簇中心坐标和对应的目标划分方案P
now
，K
now
在满足条件下取最小值，其中，为多功能雷达子阵级3dB波束宽度，随后令本次末端防御的集群目标分类方案P
now
为拦截簇数量K
now
对应的
方案4.根据权利要求1所述的用于集群目标末端防空的制导方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1：确定子阵列的阵元数量为其中，M为全阵列阵元数量，K
now
为本次末端防空拦截簇数量，[
·
]表示向零取整算子；步骤3.2：子阵列获取各自拦截簇中心坐标作为跟踪波束的初始指向，同时确定工作频点，使各子阵列工作频率范围互不重叠；步骤3.3：子阵列调整波束指向，生成1个和波束与2个差波束，基于和波束数据完成距离、速度参数的测量，基于和差三波束数据完成比幅单脉冲角度测量，和差三波束的指向将根据测角结果动态调整，使跟踪波束始终覆盖拦截簇空域范围；步骤3.4：拦截弹导引头采用半主动雷达制导体制，被动接收来自多功能雷达的直波信号与来自目标反射的回波信号，处理后获得拦截簇中心以及具体拦截目标的制导参数；步骤3.5：跟踪制导过程中多功能雷达和拦截弹导引头将持续执行步骤3.3和步骤3.4，直至拦截作战完成。5.一种用于集群目标末端防空的制导系统，其特征在于，包括：模块M1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，顾村锋，王创维，李航宇，张青，庄国平，张迪，徐勇勤，穆为民，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：