[發(fā)明專利]一種基于分段貝塞爾曲線的多導彈協(xié)同航跡規(guī)劃方法

有效

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• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108153328B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 王曉芳;柴勁;周健
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發(fā)明公開了一種基于分段貝塞爾曲線的多導彈協(xié)同航跡規(guī)劃方法,以威脅區(qū)繞行點作為分段節(jié)點，在設計分段節(jié)點選取算法時主動考慮降低彈間碰撞幾率以及較短航跡的要求，生成可行的路徑節(jié)點集以及相應的航跡。在此基礎上根據(jù)選取的期望飛行長度，各導彈依照自身航跡分段長度占比進行加權計算，得到各航跡分段期望長度，再求解帶有航跡長度約束的優(yōu)化問題，最終得到航跡長度相等的協(xié)同航跡；該算法操作簡單，易于拓展，優(yōu)化模型采用非線性約束優(yōu)化方法即可求解，求解過程簡單，是很有應用前景的一種幾何航跡規(guī)劃算法。

技術領域

本發(fā)明屬于制導技術領域，具體涉及一種基于分段貝塞爾曲線的多導彈協(xié)同航跡規(guī)劃方法。

背景技術

未來的戰(zhàn)爭向信息化、智能化方向發(fā)展，未來戰(zhàn)爭中，系統(tǒng)間、體系間的對抗以及信息間的持久作戰(zhàn)，使得單枚導彈不能充分發(fā)揮其應有的作用，多導彈協(xié)同作戰(zhàn)必然成為未來戰(zhàn)爭的趨勢。如果多枚導彈在保證自己生存能力的前提下，能夠從不同方位同時對目標進行攻擊，則能大大提高導彈的突防能力和對目標的打擊能力。

如果要實現(xiàn)多枚導彈發(fā)射后在飛行過程中避免威脅區(qū)、最終從不同的方向同時命中目標，則需要對導彈航跡進行規(guī)劃。從目前已公開的相關文獻來看，對單枚導彈的航跡規(guī)劃研究得較多，對多枚導彈協(xié)同航跡規(guī)劃方法研究得比較少，尤其是同時考慮攻擊時間和攻擊角度的方法，研究得更少。文獻[1]Yao K， Li J，Sun B，et al.An adaptive gridmodel based on mobility constraints for UAV path planning[C]//InternationalConference on Control Science and Systems Engineering.IEEE，2016：207-211，[2]Tan J，Zhao L，Wang Y， et al.The 3D Path Planning Based on A*Algorithm andArtificial Potential Field for the Rotary-Wing Flying Robot[C]//InternationalConference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics.IEEE，2016；以及[3] Ingersoll B T，Ingersoll J K，Defranco P，et al.UAV Path-Planning usingBezier Curves and a Receding Horizon Approach[C]//AIAA Modeling andSimulation Technologies Conference.2015.主要根據(jù)A*及其改進算法和其他仿生算法為單個飛行器生成可行航跡，重點研究了如何提高面對突發(fā)情況時航跡生成的速度。文獻：劉莉，于成龍，王祝，等.小型無人機快速三維航跡規(guī)劃方法 [J].系統(tǒng)工程與電子技術，2013，35(12)：2521-2526，[5]Upadhyay S，Ratnoo A.Smooth Path Planning forUnmanned Aerial Vehicles with Airspace Restrictions[J].Journal of GuidanceControl&Dynamics，2017：1-17以及[6]Zhang B，Tang L，Roemer M.ProbabilisticWeather Forecasting Analysis for Unmanned Aerial Vehicle Path Planning[J].Journal of Guidance Control&Dynamics，2014，37(37)：309-312主要利用了改進的仿生算法，引入?yún)f(xié)同變量或協(xié)同系數(shù)等作為評價指標，直接或間接在單個可行航跡的基礎上為多個飛行器生成協(xié)同航跡。以上這些文獻鮮有同時對攻擊時間和攻擊角度進行約束，此外，A*等使用柵格法劃分空間的方法需要擴展大量節(jié)點，十分耗時；而諸如Voronoi圖等基于圖搜索的規(guī)劃方法的搜索工作量雖然很小，但在搜索過程中無法考慮航跡約束條件，因此得到的搜索結果難以保證可生成可飛航跡。

發(fā)明內(nèi)容