[發明專利]一種針對空中機動目標的三維協同中制導方法

有效

• 申請號: 202011314913.2
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112379599B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 方洋旺;吳自豪;王志凱;馬文卉;鄧天博
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明公開了一種針對空中機動目標的三維協同中制導方法，將虛擬碰撞點作為攔截器中制導階段的目標點，同時考慮利用在中制導階段通過外部傳感器直接獲得的目標的位置信息、速度信息和加速度信息設計協同中制導方法，并通過添加協同調節項確保所有攔截器的在中制導階段結束時，幾乎同時到達中末交接班區域。本發明結構簡單，物理含義清晰，易于工程人員理解，同時具有協同項系數便于調節，制導律魯棒性強等優點，易于工程實現。

技術領域

本發明屬于制導技術領域，具體涉及一種三維協同中制導方法。

背景技術

隨著反攔截器技術日趨完善，空中機動目標一方面可以通過釋放誘餌、蛇形機動或者其他對抗手段對攔截器進行干擾和對抗，使得現有攔截器的攔截效率大大降低；另一方面，空中目標的性能隨著人工智能、無人機技術的快速發展而大幅提升，單個攔截器的探測能力和機動能力都難以滿足高精度的打擊要求，需要采用協同包圍攻擊技術。因此，多攔截器協同突防或攔截的思路應運而生。多攔截器協同編隊協同作戰方式是指多個攔截器通過信息共享、功能互補，不僅能夠實現對目標從多個方向進行飽和攻擊，提高打擊效果和命中概率，還能實現單個攔截器不易完成的協同突防等任務。針對軍事價值較高的目標，多攔截器協同編隊作戰方式是實施突發性和高密集的精確打擊的重要手段，是未來突發性地區戰爭的重要打擊形式。

對于中遠程攔截器來說，要想實現多攔截器編隊進行飽和打擊需要經歷四個飛行階段，分別為編隊集結、編隊飛行、編隊中末交班和編隊末制導階段。對于中遠程攔截器編隊來說，要想實現協同打擊目標的任務，需要從攔截器發射階段就開始進行協同，經過協同中制導和中末制導交班，最后進行協同末制導，對目標完成協同聚能飽和打擊。若單研究其中一個飛行階段的協同制導問題是不可行的，從而無法完成協同打擊目標的任務，例如：當有兩枚攔截器同時指向同一目標，一枚攔截器已經進入末制導階段，距離目標低于15KM；另一枚攔截器在中制導階段，距離目標有30KM以上，此時，這兩枚攔截器很難完成協同攻擊，不符合進行協同制導的基礎條件(離目標的距離誤差在一定范圍內)。所以，對于中遠程多攔截器編隊協同制導，多攔截器編隊整個飛行階段的協同都至關重要，每一階段的協同完成效果直接影響下一階段的協同任務完成度。因此，對于多攔截器編隊協同中制導段，需要實現可以在同一時刻或者近似同一時刻到達中末制導交班區，為多攔截器編隊進行協同末制導做好準備。

目前，主要的理論研究與工程方法大都集中在協同末制導段，而末制導階段的協同與中制導階段的協同有本質上的區別。末制導階段的目標信息獲取由攔截器本身的導引頭完成，目標信息精度較高，而且多攔截器編隊隊形和通信拓撲結構基本不發生變化，攔截器之間距離較小，通信連接情況良好，很容易達到強連通狀態。在中制導階段，目標信息由外部傳感器探測和估計所得，攔截器之間距離較大，通信連接情況較差。因此，攔截器在協同中制導段所采用的制導律與在協同末制導段采用的制導律有很大區別，主要體現在：性能指標的要求、約束條件、制導目的以及獲取目標信息的方式和目標信息的質量等。

同時，因為末制導時間太短，攔截器可以調整的飛行距離和飛行速度等非常有限，必須要有非常好的協同中制導律，確保在中末制導交班時就能達到時間和空間初步的協同，即給末制導段提供非常好的協同初始條件，才能完成末制導段的協同，從而實現中遠程攔截器的時間和空間協同。因此，協同中制導方法是中遠程攔截器實現協同的前提和基礎。

目前，對協同中制導的理論研究成果鮮有報道，已經嚴重影響了多攔截器編隊協同控制系統的研制。因此，提出一套適合工程應用的多攔截器協同中制導方法就顯得非常迫切。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種針對空中機動目標的三維協同中制導方法，將虛擬碰撞點作為攔截器中制導階段的目標點，同時考慮利用在中制導階段通過外部傳感器直接獲得的目標的位置信息、速度信息和加速度信息設計協同中制導方法，并通過添加協同調節項確保所有攔截器的在中制導階段結束時，幾乎同時到達中末交接班區域。本發明結構簡單，物理含義清晰，易于工程人員理解，同時具有協同項系數便于調節，制導律魯棒性強等優點，易于工程實現。