[發明專利]一種基于IMM濾波器主動防御視線策略協同制導律設計方法

有效

• 申請號: 201711249585.0
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107908895B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 鄒昕光;周荻
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種基于IMM濾波器主動防御視線策略協同制導律設計方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一、建立pursuer運動模型；

pursuer運動模型包括相對于evader的pursuer運動模型以及相對于defender的pursuer運動模型；

所述pursuer為對方攔截飛行器，evader為飛行器，defender為保護evader的飛行器；

步驟一一、建立evader和pursuer的相對運動方程及defender和pursuer的相對運動方程，其具體過程為：

定義場景慣性坐標系OXY為飛行器evader的初始視線坐標系；

evader慣性坐標系和defender慣性坐標系與場景慣性坐標系重合；pursuer慣性坐標系原點和y軸與場景坐標系重合，pursuer慣性坐標系x軸方向和場景慣性坐標系x軸方向相反；

建立evader和pursuer的相對運動方程為：

其中為pursuer到evader的視線角速度，為pursuer相對于evader的速度，u_e為evader的加速度在pursuer到evader視線坐標系下的分量，u_p1為pursuer的加速度在pursuer到evader視線坐標系下的分量，為pursuer到evader視線角速度的導數；r_pe為pursuer到evader的距離；

建立defender和pursuer的相對運動方程為：

其中為defender的視線角速度，為defender到pursuer的視線角速度的導數，r_dp為defender到pursuer的距離，為defender相對于evader的速度，u_p2為pursuer的加速度在defender到pursuer視線坐標系下的分量，u_d為defender的加速度在defender到pursuer視線坐標系下的分量；

步驟一二、基于步驟一一建立相對于evader的pursuer運動模型；

步驟一三、基于步驟一一建立相對于defender的pursuer運動模型；

步驟二、基于步驟一中建立的pursuer運動模型，設計evader上的IMM濾波器和defender上的Kalman filter濾波器；

所述IMM濾波器為交互式多模型濾波器；Kalman filter濾波器為卡爾曼濾波器；

步驟二一、基于步驟一二中建立的相對于evader的pursuer運動模型，設計evader上的IMM濾波器；

步驟二二、基于步驟一三中建立的相對于defender的pursuer運動模型，設計defender上的Kalman filter濾波器；

步驟三、基于步驟一建立的pursuer運動模型，步驟二設計的evader上的IMM濾波器，defender上的Kalman filter濾波器和Super twisting控制器，建立基于IMM濾波器的super twisting視線制導律；

所述super twisting為魯棒高階滑模；

defender為了保持處于evader和pursuer的視線上，視線角q_pe和q_dp應該滿足如下關系

q_pe+q_dp＝0 (42)

設e＝q_pe+q_dp，并設滑模變量為

e為視線角q_pe和q_dp的加和；為e的一階導數；對σ₁取時間的導數，得

將式(1)和(2)代入式(44)，得

其中

為σ₁動態的不確定性，參數r_dp，和可由defender的Kalman濾波器估計得到，參數r_pe，和u_p1由evader的IMM濾波器估計得到；

式(45)寫為

其中由evader上的IMM濾波器和defender上的Kalman filter濾波器估計值計算得到；

為σ₁動態的不確定性估計值；

為的估計值；為r_dp的估計值；為的估計值；為的估計值；為u_p1的估計值；為的估計值；為r_pe的估計值；

IMM濾波器的估計誤差為

Kalman濾波器的估計誤差為

上述兩個誤差為式(46)的不確定性；

設f＝Δ_e1+Δ_d1和制導律設計為

其中

f為IMM濾波器的估計誤差；為輸入控制的標準形式；

常數C₁大于零，α₁和β₁為常數；為w的導數，w為輔助控制量；

將等式代入式(47)，得到如下基于IMM濾波器的super twisting視線制導律