【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，属于飞行器制导、控制领域。具体为专利技术了一种在通信干扰环境下，当飞行器间通信数据链被劫持注入错误诱骗数据时，可对各节点和数据通信链路进行故障定位和容错的方法。
技术介绍
1、集群系统协同具有高效融合、协同互补和信息互助的优势，但协同控制所需要的实时信息交互依赖数据链通信网络。通信链路和控制系统的安全性会直接影响飞行器集群系统的可靠性。在强通信干扰拒止环境下，协同制导系统通信数据链易遭受干扰，导致协同执行效能降低，严重时会导致整个协同任务执行过程紊乱。敌方干扰设备可能会注入欺骗性干扰信号误导协同制导系统的正常决策控制，以致系统性能难保证或严重时被敌方诱导利用。欺骗性干扰大多综合采用多种信息技术，施加干扰和诱导行为，如使飞行器接收错误指令，误操作易导致执行任务失败甚至自毁。因此，有必要对通信干扰环境下的协同制导系统，当存在欺骗性错误信息注入时，进行故障定位和容错研究，增强多飞行器协同制导系统的可靠性和安全性。
技术实现思路
1、假设整个飞行器群由n个飞行器组成，本专利技术的技术构思为：当飞行器节点或者通信链路被注入错误干扰信号时，通过本专利技术所设计方法可对协同制导系统中的节点故障和通信链路故障进行有效定位和容错。首先，设计针对机动目标的分布式时间协同制导律；其次，计算基于一致性协调变量的一致性误差和绝对误差；再次，评估协同制导系统各节点的自信系数，各节点对其邻居节点通信链路的信任系数；最后，给出基于自信因子和信任因子
2、本专利技术设计的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，包括以下步骤：
3、步骤1：设计针对机动目标的分布式时间协同制导律；
4、对于一个包含n枚飞行器的协同制导系统，可以用加权无向图来表示飞行器之间的通信关系。飞行器之间的通信拓扑图可以表示为g＝(ν,e)，飞行器节点i表示为顶点νi，ν＝{ν1,ν2,…,νn}表示飞行器节点的集合。飞行器之间的通信关系用边集合表示。若(νj,νi)∈e,则表示飞行器i能接收到飞行器j传递的信息，若则表示飞行器i不能接收到飞行器j传递的信息。定义图g的邻接矩阵ag＝[aij]，当i≠j时，若(νj,νi)∈e，则aij＝1，此时飞行器j称为飞行器i的其中一个邻居；若则aij＝0；定义aii＝0，即飞行器自身不存在内部通信。对于通信拓扑图g，若存在一个飞行器节点νi，对于任一飞行器节点νj都至少存在有一条传递信息的通信链路，则称图g含有一个向生成树。
5、二维平面下飞行器与目标之间的动力学方程可以表示为：
6、
7、其中，以下标i标注第i个飞行器的飞行状态。ri和λi分别表示飞行器i与目标之间的弹目距离和视线角。γi和σi为飞行器i的航迹角和前置角，γt为目标的航迹角，σt,i为目标相对飞行器i的前置角。飞行器i的飞行速度和法向加速度定义为vi和am,i，目标的飞行速度和法向加速度定义为vt和at，目标法向加速存在上界vr,i和vλ,i分别代表飞行器i与目标之间的相对速度在径向和切向上的分量。
8、在本专利技术中，各飞行器的控制律都采用改进比例导引的形式：
9、
10、式中，nc,i表示设计的导航比。
11、飞行器i的剩余命中时间tgo,i采用下式估计：
12、
13、式中，ηi表示飞行器i与目标之间速度大小的差异。
14、设计分布式时间协同制导律如下：
15、
16、式中，k>0为制导增益，ei和ej分别表示飞行器i和飞行器j的一致性误差,在步骤2中给出。
17、步骤2：计算基于一致性协调变量的一致性误差和绝对误差；
18、定义一致性误差为：
19、
20、定义绝对误差为：
21、
22、步骤3：评估协同制导系统各节点的自信系数；
23、设计飞行器i的自信系数pi如下：
24、
25、式中，ρ>0，0≤si≤1，其计算公式如下：
26、
27、式中，ξi>0为阈值，用以抵消除通信干扰外的不确定性的影响。
28、步骤4：评估协同制导系统中各节点对其邻居节点通信链路的信任系数；
29、设计飞行器i对其邻居飞行器j的信任系数bij为：
30、
31、式中，η>0，0≤ξi≤1，其计算公式如下：
32、
33、式中，飞行器l为飞行器i的邻居。λij>0为阈值，用以抵消除通信干扰外的不确定性的影响。til为信任判定值，在步骤5中给出。
34、步骤5：设定自信阈值和信任阈值，通过自信系数和信任系数判定节点和通信链路的可靠性；
35、设定自信阈值为pm，利用自信系数pi可以得到飞行器i的自信判定值为：
36、
37、当自信判定值ci＝1时判定飞行器i可靠；当ci＝0时判定飞行器i不可靠。
38、设定信任阈值为bm，利用信任系数bij可以得到飞行器i与飞行器j之间通信链路的信任判定值为：
39、
40、当信任判定值tij＝1时判定飞行器j向飞行器i传递信息的通信链路可靠；反之，若tij＝0，判定飞行器j向飞行器i传递信息的通信链路不可靠。
41、pm和bm建议在区间[0.5 0.9]之间选取。其取值过大容易导致故障定位系统将模型不确定性和数据包丢失等干扰因素误判为错误信息注入攻击；当取值过小时，则可能将故障状态误判为非故障。
42、步骤6：设计基于自信系数和信任系数的容错协同制导律；
43、考虑自信判定值和信任判定值，将协同制导律改进为：
44、
45、本专利技术的有益效果为：设计了一种故障定位和容错方法，能够评估协同制导系统各节点的自信系数，以及飞行器节点对其邻居节点通信链路的信任系数。并通过设定自信阈值和信任阈值来判定节点和通信链路的可靠性，最终给出容错协同制导律，从而对通信干扰下针对机动目标的协同制导系统的节点故障或通信链路故障实现有效定位和容错。
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1.一种通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤1中，对于一个包含n枚飞行器的协同制导系统，用加权无向图来表示飞行器之间的通信关系；飞行器之间的通信拓扑图表示为G＝(ν,E)，飞行器节点i表示为顶点νi，ν＝{ν1,ν2,…,νn}表示飞行器节点的集合；飞行器之间的通信关系用边集合表示；若(νj,νi)∈E,则表示飞行器i能接收到飞行器j传递的信息，若则表示飞行器i不能接收到飞行器j传递的信息；定义图G的邻接矩阵AG＝[aij]，当i≠j时，若(νj,νi)∈E，则aij＝1，此时飞行器j称为飞行器i的其中一个邻居；若则aij＝0；定义aii＝0，即飞行器自身不存在内部通信；对于通信拓扑图G，若存在一个飞行器节点νi，对于任一飞行器节点νj都至少存在有一条传递信息的通信链路，则称图G含有一个向生成树。
3.根据权利要求1或2所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：二维平面下飞行器与目标之间的动力
4.根据权利要求3所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：各飞行器的控制律都采用改进比例导引的形式：
5.根据权利要求4所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤2中，定义一致性误差为：
6.根据权利要求1或4所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤3中，设计飞行器i的自信系数pi如下：
7.根据权利要求1或4所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤4中，设计飞行器i对其邻居飞行器j的信任系数bij为：
8.根据权利要求7所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤5中，设定自信阈值和信任阈值，通过自信系数和信任系数判定节点和通信链路的可靠性；
9.根据权利要求8所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：设定信任阈值为bm，利用信任系数bij得到飞行器i与飞行器j之间通信链路的信任判定值为：
10.根据权利要求9所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤6中，考虑自信判定值和信任判定值，将协同制导律改进为：
...【技术特征摘要】
1.一种通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：在步骤1中，对于一个包含n枚飞行器的协同制导系统，用加权无向图来表示飞行器之间的通信关系；飞行器之间的通信拓扑图表示为g＝(ν,e)，飞行器节点i表示为顶点νi，ν＝{ν1,ν2,…,νn}表示飞行器节点的集合；飞行器之间的通信关系用边集合表示；若(νj,νi)∈e,则表示飞行器i能接收到飞行器j传递的信息，若则表示飞行器i不能接收到飞行器j传递的信息；定义图g的邻接矩阵ag＝[aij]，当i≠j时，若(νj,νi)∈e，则aij＝1，此时飞行器j称为飞行器i的其中一个邻居；若则aij＝0；定义aii＝0，即飞行器自身不存在内部通信；对于通信拓扑图g，若存在一个飞行器节点νi，对于任一飞行器节点νj都至少存在有一条传递信息的通信链路，则称图g含有一个向生成树。
3.根据权利要求1或2所述的通信干扰下针对机动目标的协同制导故障定位和容错方法，其特征在于：二维平面下飞行器与目标之间的动力学方程表示为：
4.根据权利要求3所述的通信干扰下针对机动目标的协...
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