[發明專利]基于化學反應優化算法的制導方法

有效

• 申請號: 202010985709.7
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112099528B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王娜;康敏旸;張民
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 白瑤君

1.一種基于化學反應優化算法的制導方法，應用于無人機，其特征在于，包括：

建立無人機制導過程中離散化的預測航跡模型；

根據制導要求，采用化學反應優化算法通過預測航跡模型對航跡進行預測；

其中，根據制導要求，采用化學反應優化算法通過預測航跡模型對航跡進行預測，包括：

根據預設的表征跟蹤目標要求的跟蹤任務成本函數、表征航跡光滑要求的航跡光滑成本函數、表征機間避撞要求的機間避撞成本函數和表征機間通信要求的機間通信成本函數，生成總成本指標函數作為化學反應優化算法的分子勢能函數；

將每連續m個航跡點所處的滾動時序窗口作為化學反應優化算法中的分子結構；m為大于2；

根據滾動時序窗口，采用化學反應優化算法通過預測航跡模型預測出總成本指標最小的解；

預測航跡模型為：

其中，[x_i(k+1),y_i(k+1)]、[x_i(k),y_i(k)]分別表示編號為i的無人機在k+1時刻與k時刻的二維坐標，u_ia(k)，u_iφ(k)表示編號為i的無人機在k時刻的控制輸入；

跟蹤任務成本函數為：

其中，

式中λ_t表示跟蹤任務成本權重系數，表示目標不在無人機的探測區域，表示第i架無人機與目標之間的距離，N_μ表示無人機編隊中的成員架數，N表示j時刻計算跟蹤任務成本函數時預測的無人機狀態數；x_t(j)∈S_FOV表示目標在無人機的探測區域，只有當目標在該探測區域中時，才能被傳感器發現；

假設該探測區域圓心為(x_S,y_S)，無人機的位置坐標定義為(x_U,y_U)；當無人機處于平飛狀態時，有(x_S,y_S)＝(x_U,y_U)，此時探測區域為圓形，其探測半徑滿足關系r＝h tanγ；

當無人機發生滾轉時，假設滾轉角為φ，此時探測區域為橢圓形，這時，橢圓的圓心坐標為：

設橢圓的長軸為a，短軸為b，則得到其計算式為：

此時，在以探測區域圓心(x_S,y_S)為原點的坐標系O_S-x_S,y_S下，橢圓形和圓形的探測區域均可記為：

式中(x_t,y_t)表示目標在O_S-x_S,y_S坐標系下的坐標，假設慣性系下目標的坐標為(x,y)，他們通過下式進行轉換：

航跡光滑成本函數為：

其中，u_i(j)表示第i架無人機j時刻的控制輸入指令，λ_u表示航跡光滑成本權重系數；

機間避撞成本函數為：

其中，用雙曲正切函數來表示，

式中，表示第i₁架無人機與第i₂架無人機之間的距離；Δd表示機間避撞距離預留常量，滿足0Δdd_min；λ_col表示機間避撞成本權重系數；

機間通信成本函數為：

其中，用雙曲正切函數來表示，

式中，表示第i₁架無人機與第i₂架無人機之間的距離；Δd表示機間通信距離預留常量，滿足0Δdd_max；λ_clu表示機間通信成本權重系數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，制導要求包括：跟蹤目標要求，航跡光滑要求，機間避撞要求，機間通信要求。