[發明專利]一種基于微分博弈的三體對抗策略的主動防御制導方法

在審

• 申請號: 202111160542.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114003050A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 陳必露;劉春生
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

本發明公開了基于微分博弈的三體對抗策略的主動防御制導方法，該方法具體包括如下步驟：建立三體對抗微分博弈制導運動學方程，基于建立的三體對抗微分博弈制導運動學方程建立主動防御場景下具有反饋形式的主動防御制導系統，該主動防御制導系統的輸入包括前饋控制和反饋最優控制；該主動防御制導系統控制目標導彈不被進攻導彈擊中，以及控制防衛導彈對進攻導彈的有效攔截。本發明采取了非線性的導彈模型進行研究，充分考慮了導彈高耦合，復雜非線性等特征。所設計的微分博弈制導律更加貼合實際應用的需求。

技術領域

本發明屬于飛行器制導方法研究領域。

背景技術

隨著航空航天技術的發展。目前各種強機動，智能化，高速化的導彈(如高速巡航導彈，彈道導彈等)不斷涌現，這類集先進技術于一體的現代攔截進攻導彈對執行任務中的高價值空中目標(導彈或飛行器等)形成了巨大威脅。這類場景中，由于攔截進攻導彈采取更快的飛行速度和高機動性的特點，執行任務中的目標往往被攔截導彈攔截從而導致任務失敗。因此，為了使目標飛行器成功突防，可以采用目標攜帶防衛導彈的三體對抗主動防御場景。用防衛導彈攔截進攻導彈，同時目標在對抗過程中可選擇與防衛導彈進行共同防御或者讓防衛導彈單獨完成攔截自身做逃逸機動。

導彈的制導律是實現精準打擊或攔截的火控系統的關鍵技術之一，其選擇至關重要。在上述的三體對抗主動防御場景中，存在進攻導彈和防衛導彈以及進攻導彈和目標之間的對抗問題，其本質是由多個智能體共同參與的雙方追逃博弈過程，在此過程中多個決策主體依據各自的最優目標進行博弈并選擇相應的制導律。微分博弈理論作為研究雙方或多方最優控制的理論，不僅能有效解決沖突對抗和競爭問題，還強調在對抗過程中能動態地考慮對方的策略來最大化自己的利益，是一個動態博弈的過程。因此，近年來利用微分博弈理論研究“智能”制導技術成為了一門熱點。

然而，現有的三體對抗主動防御場景下的導彈制導律設計大部分對導彈的運動模型進行了線性化處理，不符合導彈系統具有的復雜非線性、多約束、強耦合等特征。因此，結合微分博弈理論設計一種非線性導彈模型下的主動防御制導律尤其重要。

發明內容

發明目的：為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于微分博弈的三體對抗策略的主動防御制導方法。

技術方案：本發明提供了一種基于微分博弈的三體對抗策略的主動防御制導方法，具體包括如下步驟：

步驟1：建立三體對抗微分博弈制導運動學方程，所述三體包括：防衛導彈，進攻導彈和目標導彈；

步驟2：基于步驟1建立的三體對抗微分博弈制導運動學方程建立主動防御場景下具有反饋形式的主動防御制導系統，該主動防御制導系統的輸入包括前饋控制u^a和反饋最優控制u’；

步驟3：將步驟2的主動防御制導系統的跟蹤控制問題轉換為誤差系統的最優調節問題，從而計算主動防御制導系統的前饋控制u^a；

步驟4：采用神經網絡計算反饋最優控制u’；

步驟5：將步驟3和步驟4計算得到的u^a和u’輸入步驟2中的主動防御制導系統中，使得該主動防御制導系統控制目標導彈不被進攻導彈擊中，以及控制防衛導彈對進攻導彈的有效攔截。

進一步的，所述步驟1中的三體對抗微分博弈制導運動學方程包括：進攻導彈-目標導彈的相對運動方程和進攻導彈-防衛導彈的相對運動方程；

所述進攻導彈-目標導彈的相對運動方程為：

σ₁＝(V_Tsin(β-θ₁)-V_Msin(α-θ₁))/r₁