无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法、电子设备和存储介质技术

无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法、电子设备和存储介质，属于自动控制领域，为了解决对无持续可控动力、控制余量较为有限的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射的问题，包括根据目标函数得到任意相邻两枚所述制导炮弹到达末段指定空域的飞行时间差以及各枚炮弹飞行时间的加和；据所述最优的一组中段弹道参数确定多枚所述制导炮弹的中段规划弹道；根据多枚所述制导炮弹中段实际弹道与多枚所述制导炮弹的中段规划弹道的参数偏差生成舵机控制指令，若多枚所述制导炮弹由中段到达末段的指定空域，则在末段的所述指定空域进行末段弹道自主协同规划射击目标，效果是提高了弹道规划效能。是提高了弹道规划效能。是提高了弹道规划效能。

【技术实现步骤摘要】
无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术属于自动控制领域，涉及一种无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法的设计。

技术介绍

[0002]随着炮射无动力制导炮弹的迅速发展，相比于常规炮弹，其远程化、精确化、智能化等优势明显，再结合火炮武器自身具有携弹量大、火力持续等特点，以高效费比毁伤压制中远程目标已成为可能。然而，在常规逐发单枚运用模式下，受到单枚炮弹突防能力有限、毁伤效果不高等客观因素的制约，制导炮弹尚未发挥出预期效能。
[0003]为破解上述困境，国内外近年来大力发展多弹智能弹道协同规划方法，在基础理论体系构建和工程实践等方面都取得了一定的研究成果。目前，通常采用的规划方法有最优控制和比例导引等，它们能够在全弹道的某一段(中段或末段)上集中起相对零散的个体单元，以较低代价初步实现对中远程关键目标的毁伤压制。
[0004]然而现有技术方法仍然具有以下缺陷：
[0005]一是研究对象，现有方法大多是针对导弹、无人机等飞行器，制导炮弹与它们的本质区别在于无持续可控动力、控制余量较为有限，不适宜在中制导段进行较大范围的机动变轨，适用于炮射制导炮弹的弹道协同规划方法比较匮乏。
[0006]二是方法性能，现有方法基本仅单独适用于中段或末段，而且确定协同弹道参数的规划耗时较长，效果也不尽如人意，难以从全弹道的角度统筹实施整体层面的协同规划，需要融合智能优化和现代控制方法来进一步提高弹道协同规划的系统性和有效性。

技术实现思路

[0007]为了解决对无持续可控动力、控制余量较为有限的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射的问题，在第一方面上，根据本申请一些实施例的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，包括
[0008]S1.确定弹道相关距离参数、制导炮弹数量参数以及时间参数；
[0009]S2.确定待规划的中段弹道参数以及所述中段弹道参数的弹道参数域；
[0010]S3.设定目标函数，根据所述目标函数得到任意相邻两枚所述制导炮弹到达末段指定空域的飞行时间差以及各枚炮弹飞行时间的加和；
[0011]S4.在所弹道参数域中优化中段弹道参数使所述目标函数的值最小，使所述目标函数的值最小的一组中段弹道参数是最优的一组中段弹道参数；
[0012]S5.根据所述最优的一组中段弹道参数确定多枚所述制导炮弹的中段规划弹道；
[0013]S6.根据多枚所述制导炮弹中段实际弹道与多枚所述制导炮弹的中段规划弹道的参数偏差生成舵机控制指令，若多枚所述制导炮弹由中段到达末段的指定空域，则执行步骤S7，否则返回步S2；
[0014]S7.在末段的所述指定空域进行末段弹道自主协同规划射击目标。
[0015]根据本申请一些实施例的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，所述步骤S1中确定弹道相关距离参数、制导炮弹数量参数以及时间参数，包括根据实际敌我态势和制导炮弹射程确定目标距离以及弹道末段指定空域中心与炮口的距离X，根据火炮发射性能确定需要协同的制导炮弹数量M以及火炮发射的间隔时间Δt。
[0016]根据本申请一些实施例的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，所述步骤S2中所述中段弹道参数包括射角θ、舵机方案偏角δ和舵机起控时刻t
d
，所述弹道参数域由式(1)表示：
[0017][0018]式中，θ
min
表示射角最小值，θ
max
表示射角最大值，δ
max
表示舵机方案偏角最大值，t
dmin
表示舵机起控时刻最小值，t
dmax
表示舵机起控时刻最大值。
[0019]根据本申请一些实施例的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，所述步骤S3中所述目标函数由式(2)表示：
[0020][0021]式中，T
i
表示第i枚弹在无控段和中段上的飞行时间。
[0022]根据本申请一些实施例的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，所述步骤S4中优化中段弹道参数使所述目标函数的值最小，由微格降维粒子群自然选择方法智能优化弹道参数方法实现，所述微格降维粒子群自然选择方法智能优化弹道参数方法包括：
[0023]S4.1.把所述表示弹道参数域的式(1)的每项弹道参数的取值范围均匀分划为N份区间，N表示微格划分度，将3M维的所述弹道参数域降化为N
3M
个微格的一维序列；
[0024]S4.2.根据制导炮弹弹道模型和弹道参数域求解各微格中心的目标函数值，按数值大小进行排序，在排序前x
q
％的微格中随机选择出L
q
个优势微格，从排序后x
h
％的微格中随机选择出L
h
个潜力微格；
[0025]S4.3.将一种参数组合方式视为一个粒子，粒子种群的数量为L
q
与L
h
之和，以粒子种群的数量的微格的中心作为粒子的初始位置，根据所述弹道参数域和微格划分度N随机初始化种群中各粒子的速度，第j个粒子的位置表示为B
j
＝(b
jθ1
,b
jδ1
,b
jtd1
,...,b
jθM
,b
jδM
,b
jtdM
)，第j个粒子的速度表示为V
j
＝(v
jθ1
,v
jδ1
,v
jtd1
,...,v
jθM
,v
jδM
,v
jtdM
)，对于第j个粒子，其中，b
jθM
表示第M个制导炮弹的参数射角θ的位置，b
jδM
表示第M个制导炮弹的参数舵机方案偏角δ的位置，b
jtdM
表示第M个制导炮弹的参数舵机起控时刻t
d
的位置，v
jθM
表示第M个制导炮弹的参数射角θ的速度，v
jδM
表示第M个制导炮弹的参数舵机方案偏角δ的速度，v
jtdM
表示第M个制导炮弹的参数舵机起控时刻t
d
的速度；
[0026]S4.4.基于制导炮弹弹道模型，根据式(2)对于每个粒子计算出每枚制导炮弹在无控段和中段上的飞行时间，并由式(1)求解每个粒子的适应度；
[0027]第j个粒子的位置存储在向量P
j
，第j个粒子的适应度存储在向量P
jbest
；种群寻优到的最优粒子的位置存储在向量P，种群寻优到的最优粒子的适应度存储在向量P
best
；
[0028]S4.5.根据式(3)、(4)更新每个粒子自身的速度V
j
'和位置B'
j
。
[0029]V'
j
＝wV...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，其特征在于，包括S1.确定弹道相关距离参数、制导炮弹数量参数以及时间参数；S2.确定待规划的中段弹道参数以及所述中段弹道参数的弹道参数域；S3.设定目标函数，根据所述目标函数得到任意相邻两枚所述制导炮弹到达末段指定空域的飞行时间差以及各枚炮弹飞行时间的加和；S4.在所弹道参数域中优化中段弹道参数使所述目标函数的值最小，使所述目标函数的值最小的一组中段弹道参数是最优的一组中段弹道参数；S5.根据所述最优的一组中段弹道参数确定多枚所述制导炮弹的中段规划弹道；S6.根据多枚所述制导炮弹中段实际弹道与多枚所述制导炮弹的中段规划弹道的参数偏差生成舵机控制指令，若多枚所述制导炮弹由中段到达末段的指定空域，则执行步骤S7，否则返回步S2；S7.在末段的所述指定空域进行末段弹道自主协同规划射击目标。2.根据权利要求1所述的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，其特征在于，所述步骤S1中确定弹道相关距离参数、制导炮弹数量参数以及时间参数，包括根据实际敌我态势和制导炮弹射程确定目标距离以及弹道末段指定空域中心与炮口的距离X，根据火炮发射性能确定需要协同的制导炮弹数量M以及火炮发射的间隔时间Δt。3.根据权利要求1或2所述的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，其特征在于，所述步骤S2中所述中段弹道参数包括射角θ、舵机方案偏角δ和舵机起控时刻t
d
，所述弹道参数域由式(1)表示：式中，θ
min
表示射角最小值，θ
max
表示射角最大值，δ
max
表示舵机方案偏角最大值，t
dmin
表示舵机起控时刻最小值，t
dmax
表示舵机起控时刻最大值。4.根据权利要求3所述的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，其特征在于，所述步骤S3中所述目标函数由式(2)表示：式中，T
i
表示第i枚弹在无控段和中段上的飞行时间。5.根据权利要求4所述的无动力制导炮弹的全弹道智能协同规划发射方法，其特征在于，所述步骤S4中优化中段弹道参数使所述目标函数的值最小，由微格降维粒子群自然选择方法智能优化弹道参数方法实现，所述微格降维粒子群自然选择方法智能优化弹道参数方法包括：S4.1.把所述表示弹道参数域的式(1)的每项弹道参数的取值范围均匀分划为N份区间，N表示微格划分度，将3M维的所述弹道参数域降化为N
3M
个微格的一维序列；S4.2.根据制导炮弹弹道模型和弹道参数域求解各微格中心的目标函数值，按数值大小进行排序，在排序前x
q
％的微格中随机选择出L
q
个优势微格，从排序后x
h
％的微格中随机选择出L
h
个潜力微格；S4.3.将一种参数组合方式视为一个粒子，粒子种群的数量为L
q
与L
h
之和，以粒子种群
的数量的微格的中心作为粒子的初始位置，根据所述弹道参数域和微格划分度N随机初始化种群中各粒子的速度，第j个粒子的位置表示为B
j
＝(b
jθ1
,b
jδ1
,b
jtd1
,...,b
jθM
,b
jδM
,b
jtdM
)，第j个粒子的速度表示为V
j
＝(v
jθ1
,v
jδ1
,v
jtd1
,...,v
jθM
,v
jδM
,v
jtdM
)，对于第j个粒子，其中，b
jθM
表示第M个制导炮弹的参数射角θ的位置，b
jδM
表示第M个制导炮弹的参数舵机方案偏角δ的位置，b
jtdM
表示第M个制导炮弹的参数舵机起控时刻t
d
的位置，v
jθM
表示第M个制导炮弹的参数射角θ的速度，v
jδM
表示第M个制导炮弹的参数舵机方案偏角δ的速度，v
jtdM
表示第M个制导炮弹的参数舵机起控时刻t
d
的速度；S4.4.基于制导炮弹弹道模型，根据式(2)对于每个粒子计算出每枚制导炮弹在无控段和中段上的飞行时间，并由式(1)求解每个粒子的适应度；第j个粒子的位置存储在向量P
j
，第j个粒子的适应度存储在向量P
jbest
；种群寻优到的最优粒子的位置存储在向量P，种群寻优到的最优粒子的适应度存储在向量P
best
；S4.5.根据式(3)、(4)更新每个粒子自身的速度V
′
j
和位置B'
j
。V
′
j
＝wV
j
+c1|P
j
‑
B
j
|+c2|P
‑
B
j
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)B'
j
＝B
j
+V
′
j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，常数c1和c2表示学习因子，常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜尚，张钢，解维河，马野，蔡畅，庞伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军大连舰艇学院，
类型：发明
国别省市：