[发明专利]基于时间约束库的飞行器协同攻击发射时序优化方法

说明书

技术领域

本发明可广泛应用于各种避免碰撞和协同攻击目标发射时序规划领域，涉及一种基于时间约束库的飞行器协同攻击发射时序优化方法。

背景技术

在多飞行器协同攻击目标的过程中，由于飞行器数量较多，可能会出现己方飞行器在空中发生碰撞或距离过近的情况，此外，通过发射时序控制飞行器到达目标的时间，使其能够尽可能在同一时刻攻击目标，这会提高飞行器的突防能力与毁伤效果，提升效率。

飞行器飞行过程中的碰撞检验与发射时序规划是在工程应用时经常遇到的问题。在已公开发表的文献中尚无较好的解决办法。主要缺点在于1）飞行器通常飞行速度较大、飞行距离较长，由于发射准备时间和计算机计算能力的限制，在实际工程中不可能针对飞行轨迹进行逐点检验；2）在飞行器碰撞检验后，针对可能发射碰撞的飞行器无较好的规划准则，无法实现短时间内完成发射时序规划；3）针对飞行器同时攻击目标和飞行过程中的避免碰撞这个综合性问题尚未提出高效的解决方法，使其能够在工程中快速应用。

发明内容

本发明针对飞行过程可能出现的碰撞情况和飞行器同时攻击目标的发射时序规划综合性问题，提出一种基于时间约束库的飞行器协同攻击发射时序优化方法，能够准确快速的解决上述问题。

该基于时间约束库的飞行器协同攻击发射时序优化方法，具体包括以下步骤：

第一步：采用飞行轨迹交叉检验方法处理飞行轨迹数据；通过给定的飞行轨迹数据，建立飞行轨迹交叉检验问题，即在给定的最小距离约束下判断同一时刻任意两条飞行轨迹曲线是否交叉或者小于最小距离约束，当存在交叉情况时，进入第二步；

上述第一步在飞行轨迹交叉检验问题中，在同时发射的假设下，将所有飞行轨迹曲线按照相同的时间步长进行分段；首先检验在水平投影面上曲线是否出现交叉，如果出现平面交叉情况，则再进行竖直平面的即高度的检验，减少判断的计算量；若同一时刻两个飞行器的距离小于给定的最小距离约束，则确定这两个飞行器在该时刻出现飞行轨迹交叉。

第二步：建立基于给定飞行轨迹的发射时序约束库，其中约束库描述任意两个飞行器以某一时间差发射时存在轨迹交叉的可能性；

其中约束库建立采用以下规则：如果两条飞行轨迹曲线不存在交叉的情况，则这两个飞行器以任意时间差发射都不会出现交叉的情况，因此将每条飞行轨迹的每一段曲线与其它飞行轨迹的所有段都进行判断，当一条飞行轨迹上的一段曲线与另一条飞行轨迹的某一段曲线发生交叉或者距离小于最小距离约束时，记录这两段曲线在各自飞行轨迹上的时间序列，这两个时间序列的差表示这两个飞行器不能按照此发射间隔进行发射，在发射时序规划时应满足这个发射时序约束；在进行交叉检验时，根据弹道类飞行器的动力学特性，当某飞行轨迹的一段曲线与另一飞行轨迹的曲线呈现远离的趋势或者该曲线已经存在交叉，则无需再对该曲线和该飞行轨迹进行判断。

第三步：在第二步得到的发射时序约束库的基础上，提取与简化发射时序约束，建立基于避免飞行轨迹交叉的发射时序规划模型；设其中一个飞行器出发时刻为基准时刻t_s，到达目标的时刻为基准时刻t_d，第j个飞行器的起飞时刻与起飞基准时刻的时间差为t_sj，飞行时间为t_pj，约束库中关于起飞时间的约束集合为Φ，最大起飞时间为t_max，则建立如下优化问题：

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