[发明专利]基于PN制导律辨识的多飞行器威胁度获取方法

摘要

基于PN制导律辨识的多飞行器威胁度获取方法，涉及飞行器反拦截领域，特别涉及多飞行器受到威胁对威胁程度的估计方法。为了解决目前还没有一种能够估计拦截导弹对飞行器的威胁程度的方法从而导致飞行器将受到极大威胁的问题。本发明首先建立拦截导弹和飞行器的相对运动方程，飞行器能够得到拦截导弹Pj状态的估计值，将Pj运动模型解耦为俯仰通道和偏航通道，飞行器到拦截导弹的视线倾角和偏角求导并根据估计值计算估计值；再对和求导，并估计值计算估计值；定义为视线角角速度收敛指标并计算归一化因子，进而得到俯仰通道和偏航通道的威胁度及三维拦截威胁度。本发明适用于计算飞行器受到的威胁程度。

主权项

1.基于PN制导律辨识的多飞行器威胁度获取方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1、建立拦截导弹和飞行器的相对运动方程：飞行器群称为evaders，拦截导弹群称为pursuers；pursuers拦截evaders场景中存在N个拦截导弹和M个飞行器；拦截导弹记为Pj,j＝1,…,N；飞行器记为Ei,i＝1,…,M；Oe0xe0ye0ze0是E1对P1的初始视线系，同时作为场景惯性坐标系，也作为飞行器Ei的惯性坐标系；Opxpypzp是拦截导弹Pj的惯性坐标系；坐标系Opxpypzp和场景惯性坐标系Oe0xe0ye0ze0的关系是：坐标原点重合，绕两个坐标系中任意一个坐标系的y轴旋转180°形成的坐标系和另一个坐标系重合；拦截导弹Pj采用PN制导律拦截飞行器Ei，飞行器Ei对拦截导弹Pj的状态进行估计，状态向量为 x ( i , j ) = [ r x ( i , j ) , r y ( i , j ) , r z ( i , j ) , v x ( i , j ) , v y ( i , j ) , v z ( i , j ) , a p x j , a p y j , a p z j , N ϵ j , N β j ] T - - - ( 1 ) ]]>其中和为拦截导弹Pj相对于飞行器Ei的距离向量在场景惯性坐标系下的分量；和为Pj相对于Ei的相对速度矢量在场景惯性坐标系下的分量； r x ( i , j ) = x p j - x e i r y ( i , j ) = y p j - y e i r z ( i , j ) = z p j - z e i - - - ( 2 ) ]]> v x ( i , j ) = v p x j - v e x i v y ( i , j ) = v p y j - v e y i v z ( i , j ) = v p z j - v e z i - - - ( 3 ) ]]>向量和分别为拦截导弹Pj和飞行器Ei在场景惯性坐标系下的位置，向量中的元素为坐标各轴上的分量；向量和分别为Pj和Ei在场景惯性坐标系下的速度，向量中的元素为坐标各轴上的分量；拦截导弹Pj相对于飞行器Ei的运动模型为其中，向量为Pj在场景惯性坐标系下的加速度；向量为飞行器Ei在场景惯性坐标系下的加速度；τ为时间常数；和分别为俯仰通道和偏航通道的导航常数；rij为拦截导弹Pj相对于飞行器Ei的距离；中间变量ρ(i,j)、和η(i,j)的表达式为 ρ ( i , j ) = ( r x ( i , j ) ) 2 + ( r z ( i , j ) ) 2 ]]> r i j = ( r x ( i , j ) ) 2 + ( r y ( i , j ) ) 2 + ( r z ( i , j ) ) 2 ]]> η ( i , j ) = ( r x ( i , j ) v x ( i , j ) + r y ( i , j ) v y ( i , j ) + r z ( i , j ) v z ( i , j ) ) ( - r x ( i , j ) v z ( i , j ) + r z ( i , j ) v x ( i , j ) ) - - - ( 6 ) ]]>步骤2、获取拦截导弹对飞行器的平面拦截威胁度：通过飞行器Ei之间的通信，所有飞行器Ei能够获得全部的拦截导弹Pj位置的测量信息；因此飞行器Ei使用Kalman滤波器能够得到拦截导弹Pj状态的估计值，即 x ^ ( i , j ) = [ r ^ x ( i , j ) , r ^ y ( i , j ) , r ^ z ( i , j ) , v ^ x ( i , j ) , v ^ y ( i , j ) , v ^ z ( i , j ) , a ^ p x j , a ^ p y j , a ^ p z j , N ^ ϵ j , N ^ β j ] T - - - ( 8 ) ]]>其中，为相对距离的估计值；为相对速度的估计值；为拦截导弹Pj在场景惯性坐标系下分量的估计值；和分别是俯仰通道和偏航通道的导航常数和的估计值；在对Pj运动模型解耦为俯仰通道和偏航通道的情况下，设飞行器Ei到拦截导弹Pj的视线倾角为和偏角为对飞行器Ei到拦截导弹Pj的视线倾角和偏角求时间的导数，得到飞行器Ei到拦截导弹Pj的视线倾角速度和偏角速度根据估计值计算飞行器Ei到拦截导弹Pj的视线倾角速度估计值和视线偏角速度估计值飞行器Ei通过通信链路和其他飞行器Ek共享飞行器到拦截导弹Pj视线角的估计值k≠i；飞行器Ei获得全部飞行器对全部拦截导弹Pj视线角速度的估计值；在Pj运动模型解耦为俯仰通道和偏航通道的情况下，对视线倾角速度和偏角速度求时间的导数，得到Ei到Pj的视线角倾角加速度和线角偏角加速度根据估计值计算飞行器Ei到拦截导弹Pj的视线角倾角加速度估计值和视线角偏角加速度估计值定义为拦截导弹Pj对飞行器Ei的视线角角速度收敛指标；因此，拦截导弹Pj对飞行器Ei在俯仰通道和偏航通道的视线角角速度收敛指标分别为和根据视线角角速度收敛指标，拦截导弹Pj对飞行器Ei在俯仰通道和偏航通道的威胁度计算如下 P ϵ ( i , j ) = 1 | ξ ϵ ( i , j ) | S ϵ i , S ϵ i = Σ i = 1 M 1 | ξ ϵ ( i , j ) | P β ( i , j ) = 1 | ξ β ( i , j ) | S β i , S β i = Σ i = 1 M 1 | ξ β ( i , j ) | - - - ( 14 ) ]]>式中，分别为归一化因子；分别为拦截导弹Pj对飞行器Ei在俯仰通道和偏航通道的威胁度；步骤3、根据俯仰通道和偏航通道的威胁度得到三维拦截威胁度也就是拦截器Pj对飞行器Ei的三维拦截威胁度的估计。