[發明專利]反無人機繩網捕獲方法

有效

• 申請號: 202011004923.6
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112161522B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 陳青全;鄒文;張國斌;豐志偉;王星;劉安民;張青斌;葛健全;吳昊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F41H11/02
• 分類號: F41H11/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

1.反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：首先向無人機目標發射封裝有繩網發射機構的捕獲平臺；當捕獲平臺飛行至距離無人機目標一定距離時，捕獲平臺以設定的發射速度以及發射角度發射繩網，其中繩網背面連接有降落傘傘包，繩網展開與無人機目標發生碰撞纏繞，完成無人機目標的捕獲；捕獲完成后，降落傘傘包打開且充氣張滿后與捕獲有無人機目標的繩網一起穩定下落，其中捕獲平臺發射繩網時捕獲平臺的發射角度包括捕獲平臺發射繩網時捕獲平臺的攻角α和俯仰角θ，捕獲平臺發射繩網時捕獲平臺的發射速度以及發射角度的優化設計方法，包括：

(1)確定繩網捕獲無人機目標的判斷依據；

設無人機目標沿水平方向飛行的速度變化范圍為其中無人機目標豎直方向的最大機動半徑為R；定義繩網成功捕獲無人機目標的判據為：繩網與無人機碰撞的時刻，繩網網口組成的多邊形在豎直平面內的投影面S^NP能夠覆蓋無人機的大概率位置點的集合S^UAV；

令繩網發射瞬間，捕獲平臺距離無人機機動平面的中心點的水平距離為d^UAV，無人機高度與捕獲平臺高度的高度差為h^UAV；繩網從發射開網展開至S^NP能夠剛好覆蓋S^UAV所需要的時間為繩網的投影面S^NP從開始到結束覆蓋S^UAV期間繩網的飛行時間為

為了保證無人機在最快水平速度飛行的情況下捕獲任務能夠成功，繩網從發射開網展開至S^NP能夠剛好覆蓋S^UAV所需要的時間需要滿足

其中為時間內繩網的水平飛行距離，由仿真計算得到；

為了保證無人機在最小水平飛行速度運行的情況下捕獲任務能夠成功，繩網的投影面S^NP從開始到結束覆蓋S^UAV期間繩網的飛行時間需要滿足

其中為時間內繩網的水平飛行距離，由仿真計算得到；

綜上，得到繩網成功捕獲無人機的判斷依據為必須滿足下列不等式方程組

(2)根據影響繩網展開的因素選取待優化的自變量；

選取的待優化的自變量包括發射繩網時捕獲平臺自身的運動參數和捕獲平臺與無人機的相對位置參數；

(3)確定目標函數；

在滿足繩網捕獲無人機的判斷依據即滿足公式(3)的前提下，以最小化和最大化為優化目標，即目標函數為：

其中x^UAV為步驟(2)中確定的待優化的自變量；

(4)利用多目標優化算法對目標函數進行優化，得到優化后的目標函數值以及其對應的自變量，其中就包括發射繩網時捕獲平臺自身的運動參數和捕獲平臺與無人機的相對位置參數。

2.根據權利要求1所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：以導彈的形式向無人機目標發射封裝有繩網發射機構的捕獲平臺。

3.根據權利要求2所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：所述捕獲平臺其自身包括彈殼收集用降落傘傘包，捕獲平臺發射繩網之后，彈殼收集用降落傘傘包打開且充氣張滿后與捕獲平臺一起穩定下落。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：步驟(2)中發射繩網時捕獲平臺自身的運動參數包括發射繩網時捕獲平臺的速度v_missile，捕獲平臺發射繩網時捕獲平臺的攻角α和捕獲平臺的俯仰角θ；發射繩網時捕獲平臺與無人機的相對位置參數包括發射繩網時捕獲平臺距離無人機機動平面的中心點的水平距離為d^UAV和無人機高度與捕獲平臺高度的高度差為h^UAV。

5.根據權利要求4所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：步驟(3)中待優化的自變量還包括一種以上的繩網參數。

6.根據權利要求5所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：繩網參數包括繩網的大小與構型、繩網所用材料、繩網的質量、繩網的折疊方式、網包的尺寸與材料、繩網內部繩索的直徑、加強繩的直徑、質量塊的質量。

7.根據權利要求4所述的反無人機繩網捕獲方法，其特征在于：所述多目標優化算法為多目標遺傳算法或者基于遺傳算法的邊界法線交叉法或者分解的多目標進化算法。