【技术实现步骤摘要】
一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法
[0001]本专利技术涉及一种多对一协同拦截方法，属于飞行器制导领域。
技术介绍
[0002]随着航天技术的不断发展，卫星作为一种有效的探测手段，在军事领域中发挥着越来越重要的作用。如果在空间力量对抗中能对敌方卫星进行有效拦截或摧毁，就可以大大削弱其空间力量，从而保证我方的作战优势。因此，各种卫星便成为了各国主要研究的攻击目标。
[0003]对于空间在轨卫星，其往往具有一定的机动能力，虽然机动性能较差，但可通过进行长时间的机动扩大其可达范围。在这种情况下，单个拦截器在有限的燃料下，往往无法实现对敌方目标可达范围的全覆盖，传统的一对一拦截方法极有可能面临失败。基于此，有必要采用多个拦截器进行协同拦截以提高拦截任务的成功率。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有单个拦截器在有限的燃料下，往往无法实现对敌方目标可达范围的全覆盖的问题，而提出一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法。
[0005]一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法具体过程为：
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、获取当前时刻目标机动加速度的大小和方向的估计值，并考虑目标机动加速度的大小和方向的估计误差，求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；步骤二、对步骤一得到的拦截时刻机动目标可达域包络内部进行采样，获得预测拦截时刻机动目标可达域的全部采样点；步骤三、构建可达域分配优化指标，根据己方拦截器的数目，采用优化算法求解与拦截器数目相匹配的机动目标可达域内的瞄准点；步骤四、采用匈牙利算法获得N个拦截器和N个瞄准点的燃料最优对应关系，并绘制N个拦截器的可达域对目标可达域的覆盖情况。2.根据权利要求1所述的一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述步骤一中获取当前时刻目标机动加速度的大小和方向的估计值，并考虑目标机动加速度的大小和方向的估计误差，求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；具体过程为：定义目标轨道坐标系：坐标系原点为目标的中心，x轴沿地心指向目标质心方向，y轴在轨道平面内垂直于x轴并指向轨道前进的方向，z轴可由右手法则确定；获取当前时刻在目标轨道坐标系内的目标机动加速度大小的估计值和目标两个推力方向角的估计值和其中表示目标机动加速度与轨道平面夹角的估计值，表示目标机动加速度在轨道平面内的投影与目标轨道坐标系x轴夹角的估计值；假设目标机动加速度的大小和方向的估计误差均服从高斯分布，且目标机动加速度的1σ估计误差为σ
u
，目标两个推力方向角的1σ估计误差分别为σ
α
和σ
β
；所述求解预测拦截时刻机动目标可达域包络；具体过程如下:1)、考虑3σ原则，则目标真实机动加速度幅值u的范围为目标真实推力方向角α的范围为目标真实推力方向角β的范围为2)、设定目标机动加速度的最大幅值为分别设定两个推力方向角的遍历步长为τ
α
,τ
β
，则按步长τ
α
,τ
β
进行遍历，可得到如下形式表示的目标推力方向角式表示的目标推力方向角其中C
α
、C
β
为中间变量，
·
为乘号，C
α
＝floor(6σ
α
/τ
α
),C
β
＝floor(6σ
β
/τ
β
)，floor(
·
)表示向下取整函数；在每组确定的目标推力方向角下，结合目标机动加速度的最大幅值确定目标器在目标轨道坐标系下的机动加速度为3)、以观测设备观测到的当前时刻目标器的位置向量和速度向量作为初值，对目标器在连续推力下的动力学模型进行轨道数值积分运算，求解目标器的终端位置向量
其中C为终端位置总数，C＝(C
α
+1)
·
(C
β
+1)；目标器在连续推力下的动力学模型表示为：目标器在连续推力下的动力学模型表示为：其中，u＝[u
x
,u
y
,u
z
]
T
为目标器在目标轨道坐标系下的机动加速度，u
x
为目标在目标轨道坐标系x轴下的机动加速度，u
y
为目标在目标轨道坐标系y轴下的机动加速度，u
z
为目标在目标轨道坐标系z轴下的机动加速度，T为转置，表示径向，i
z
＝(r
×
v)/||r
×
v||表示法向，i
y
＝i
z
×
i
x
表示周向；μ表示地球的引力常数，r和v分别表示J2000惯性系的位置矢量和速度矢量，表示相应位置矢量的大小；表示r的一阶导数，表示v的一阶导数；|| ||表示范数；4)、当目标处在无动力飞行状态下时，对目标器在无动力下的动力学模型进行轨道数值积分运算，求解目标器的终端位置向量所述目标器在无动力下的动力学模型为二体模型，表示为：所述目标器在无动力下的动力学模型为二体模型，表示为：5)、与结合便构成了拦截时刻机动目标可达域的包络。3.根据权利要求2所述的一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述步骤二中对步骤一得到的拦截时刻机动目标可达域包络内部进行采样，获得拦截时刻机动目标可达域的全部采样点；具体过程为：对于每一个终端位置将与进行连线；设对连线设置等分的数目为L，则连线内部采样点的公式为：对于每一个终端位置，共得到L
‑
1个采样点至此，结合和便获得了目标器可达域的全部采样点。4.根据权利要求3所述的一种基于位置覆盖的多对一协同拦截方法，其特征在于：所述步骤三中构建可达域分配优化指标，根据己方拦截器的数目，采用优化算法求解与拦截器数目相匹配的机动目标可达域内的瞄准点；具体过程为：记步骤二中获得的拦截时刻机动目标可达域的全部采样点在J2000地心惯性坐标系下的位置为：式中，表示目标可达域的第i个采样点在J2000地心惯性坐标系下的位置，m表示目标可达域的采样点总数；RS
tar
表示目标可达域的全部采样
点在J2000地心惯性坐标系下的位置；表示目标可达域的第i个采样点在J2000地心惯性坐标系x轴下的位置，表示目标可达域的第i个采样点在J2000地心惯性坐标系y轴下的位置，表示目标可达域的第i个采样点在J2000地心惯性坐标系z轴下的位置；假设共有个N个拦截器，所以需要确定目标可达域内的N个瞄准点，则自变量的数目为3N，记为X＝...
【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，马慧东，周荻，张锐，祝月，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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