[发明专利]多个拦截器协同探测与制导一体化的拦截方法及系统

说明书

本发明公开了一种多个拦截器协同探测与协同制导一体化的拦截方法及系统。基于飞行器相对运动关系和双视线协同探测误差模型，建立了含有协同探测信息的拦截模型；以最小化拦截脱靶量、机动能量消耗以及有效调制视线分离角为控制和优化目标确定了系统性能约束函数，通过系统降阶，基于最优控制理论确定了最优制导律；据此对突防器进行协同拦截，所述最优制导律能够确保多个飞行器在协同制导的过程中兼顾协同探测效果。采用本发明所提供的拦截方法及系统在提高协同探测与制导精度的同时，实现了多个拦截器在协同探测与制导两个环节的一体化设计。

技术领域

本发明涉及多个拦截器协同探测与制导领域，特别是涉及一种多个拦截器协同探测与制导一体化的拦截方法及系统。

背景技术

近年来，随着作战样式与航空航天技术的不断发展，拦截器相对于突防器已不再具有绝对的机动优势，而单一拦截器在对突防器进行探测和攻击时均存在越发明显的弊端，与此同时，多个拦截器协同作战理念越来越受到重视。相比于传统的一对一拦截方式，多个拦截器协同在探测和制导方面均具有较大的优势：一方面，多个拦截器协同探测能够对突防器进行较为全面和准确的量测，能够有效弥补单一拦截器对突防动态信息获取的不足；另一方面，多个拦截器协同制导能够提高制导精度和拦截概率，进而取得更好的拦截效果。因此，研究多个拦截器协同探测和制导问题具有十分重要的现实意义。

在多个拦截器协同探测方面，双视线协同探测方法可以有效增强对突防状态信息的估计。针对静止突防，基于双视线量测方法提出了一种最优拦截制导律，该方法通过引入一个性能指标参量以达到调制拦截角大小的目的，但该方法只是定性地描述性能参量与视线分离角之间的关系，不能适用于带有预置拦截角度的情况；基于双视线量测方法，提出了一种三角接近制导律，该方法在保证飞行器自主接近突防的情况下，提高了导航系统对突防状态的观测能力；针对多个拦截器拦截一个机动突防的情况，通过共享视线角信息、施加视线分离角，提出了一个新的状态观测方法，增强了对机动突防的状态估计效果。

在协同制导方面，针对两个拦截器拦截一个机动突防的情况，基于最优控制理论提出了一种显示的协同最优制导律；基于上述研究成果，考虑了多个飞行器协同的情况，并将飞行器动力学特性扩展至任意阶，基于最优控制理论推导了合作制导律的一般解析表达形式；为增强拦截器之间的通信效果，基于最优控制理论提出了一种协同最优制导律，该制导律能够减小拦截器之间相对视角的变化，有利于拦截器在饱和攻击时更好地通信；对多个拦截器协同制导过程中的碰撞时间一致性问题进行了深入研究，在偏置比例导引的基础上提出了攻击时间可控的协同制导律；此外，不同角色、不同飞行拓扑结构的多个拦截器协同制导也受到广泛关注。

而上述研究成果都是将协同探测和协同制导两个环节分开来考虑的，协同探测和协同制导不能同时进行，且传统的修正比例导引律(Augmented ProportionalNavigation，APN)只能保证拦截器不断接近突防而不能调制视线分离角；实际上，多个拦截器协同探测和协同制导两个环节是相互影响、紧密联系的：协同探测效果将直接影响制导性能，特别是当三个飞行器近似共线时，拦截器将无法有效量测到相对距离、速度等信息，进而影响协同制导效果；传统的APN制导律在改变飞行器飞行轨迹的同时，也将影响协同探测几何构形，由于探测几何构形不稳定，导致对突防器的探测误差大，从而导致制导效果差，进而存在很大的制导误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种多个拦截器协同探测与制导一体化的拦截方法及系统，以解决现有技术中对突防器的探测与制导误差大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多个拦截器协同探测与制导一体化的拦截方法，包括：

获取飞行器之间的相对运动参数；所述飞行器包括：多个拦截器以及一个突防器；所述相对运动参数包括：拦截-突防相对距离、拦截-突防相对视线角、多个所述拦截器的拦截器加速度、所述突防器的突防加速度、所述拦截-拦截相对距离以及所述拦截-拦截相对视线角；