一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法、装置、介质及产品

本发明涉及导航、制导与控制领域，特别是涉及一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法、装置、介质及产品。

背景技术：

1、随着技术的进步，尤其是智能化水平的提高，战机、导弹等飞行器逐渐具有隐身突防等恶意机动能力。例如f-22战斗机、b21隐形轰炸机等，已经成为未来作战的主力军。此外，智能导弹的概念已被提出，其具有的智能隐身等任务模式也显示了其智能突防能力。隐身战斗机除了采用吸波材料外，更重要的手段是采用翼身融合的一体化设计方法，使得整机的雷达散射截面（rcs）大大减小，使得雷达导引头探测难度越来越大。在现代战争中，对f-22战斗机、b21隐形轰炸机等隐身机动目标的精确防御拦截已经成为决定战争成败的决定性因素。随着这类隐身飞行器的威胁越来越大，拦截这些目标的难度也越来越大，对拦截方的拦截策略与拦截模式提出了新的挑战。

2、多导弹协同拦截是应对隐身机动目标的重要作战方式。这种方式可以通过多导弹进行多方位协同探测，使得存在若干枚导弹能够从rcs较大的方位进行探测，然后通过分布式的信息交互大幅度提高对目标的探测能力，同时采用类似狼群围捕的方式从不同方位进行协同制导，实现对隐身机动目标的有效拦截。这种协同配合的作战方式对单枚导弹的性能要求大大降低，可大幅度降低导引头和地面雷达探测设备的研制成本，实现多低成本导弹对隐身机动目标的有效拦截。因此，研究考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法是当前工程领域亟需解决的难题之一。

3、带有探测视场约束的协同制导问题，其本质主要是基于单弹导引头约束下的成果，主要保证目标出现在导引头视场内。针对探测视场约束下的协同制导问题，主要有三类方法。第一种方法是在传统协同制导律的基础上，叠加一个偏置项或者一个逻辑判断项，从而保证导弹视场角始终满足约束。第二种方法基于障碍李雅普诺夫方法，通过构造探测与拦截效能代价函数，可以求解出带有探测约束的解析系统制导律。第三种方法是基于模型预测或者在线优化的弹道规划方法，通过将探测约束作为在线优化制导问题的硬约束条件，利用滚动优化方法可以得到数值协同制导律。综上所述，上述成果仅能够保证目标出现在导引头视场内，探测角度约束是一个被动满足的条件，并不能实现从特定的探测角度进行协同拦截目标，而且现有的成果大多针对静止目标，无法应用于隐身机动目标的协同围捕拦截问题。

4、随着f-22战斗机、b21隐形轰炸机等隐身机动目标威胁度越来越大，多导弹协同拦截技术亟待突破。多导弹拦截隐身机动目标的场景下，多拦截弹需要从不同的方位进行协同探测与协同拦截才能实现最佳的拦截效果。然而目标的隐身效果（雷达散射截面积rcs）与飞行特性、机动模式相关，由于每枚导弹的探测能力有限，因此如何确定拦截导弹的数量以及拦截构型配置是核心与难点。自然界中狼群在围捕鹿等大机动猎物过程中，采用协同围捕作战战术，形成一定的包围住目标的围捕编队构型，能够提升对猎物的探测与捕猎效果，防止猎物突然机动逃离狼的视野。因此，借鉴狼群捕猎的思路，通过合适的优化方法，基于每枚拦截弹的探测能力与拦截阵位，在线设计生成期望的探测视场构型，发明一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法，是协同拦截隐身机动目标的有效途径。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法、装置、介质及产品，克服了现有协同制导方法不能显示设计协同探测角度构型的问题，提高了对隐身目标的多方位探测与拦截效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案。

3、一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法，所述方法包括：构建导弹与目标的相对运动学模型。

4、根据所述相对运动学模型，计算导弹剩余飞行时间。

5、根据导弹导引头的最大探测范围和所述导弹剩余飞行时间，确定前置角跟踪制导跟踪误差的代价函数。

6、根据所述导弹导引头的最大探测范围，确定前置角受限约束的代价函数。

7、根据所述前置角跟踪制导跟踪误差的代价函数和所述前置角受限约束的代价函数，确定协同探测围捕制导律。

8、可选地，所述相对运动学模型为：。

9、其中，表示二维平面内的视线角，表示导弹的前置角；表示目标的前置角；为目标的速度；为导弹的速度；为导弹与目标的相对距离；为导弹与目标的相对速度；为导弹i与目标的视线角速度。

10、可选地，根据所述相对运动学模型中导弹与目标的相对距离和导弹与目标的相对速度的比值确定导弹剩余飞行时间。

11、可选地，所述前置角跟踪制导跟踪误差的代价函数为：。

12、其中，为参数；表示导弹的前置角；为期望前置角；为对时间t的积分自变量符号；为导弹剩余飞行时间。

13、可选地，所述前置角受限约束的代价函数为：。

14、其中，为参数；表示导弹的前置角；为期望前置角；为对时间t的积分自变量符号；为最大探测视场。

15、可选地，根据所述前置角跟踪制导跟踪误差的代价函数和所述前置角受限约束的代价函数，确定协同探测围捕制导律，具体包括：当所述导弹剩余飞行时间大于第一预设时间时，将所述前置角跟踪制导跟踪误差的代价函数和所述前置角受限约束的代价函数求和后再对时间求导，得到考虑探测时长约束的多导弹协同围捕制导律，并将所述考虑探测时长约束的多导弹协同围捕制导律作为所述协同探测围捕制导律。

16、当所述导弹剩余飞行时间小于等于第二预设时间时，将比例导引律作为所述协同探测围捕制导律。

17、当所述导弹剩余飞行时间小于等于所述第一预设时间且大于第二预设时间时，以正弦函数作为所述协同探测围捕制导律。

18、可选地，所述协同探测围捕制导律为：。

19、其中，为协同探测围捕制导律；为考虑探测时长约束的多导弹协同围捕制导律；为正弦函数；为比例导引律；为导弹的速度；为导弹i与目标的视线角速度；表示导弹的前置角；为期望前置角；为最大探测视场；、和n为参数；为第一预设时间；为第二预设时间；为制导率交班时刻；为导弹剩余飞行时间。

20、一种计算机装置，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述任一项所述的考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法的步骤。

21、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法的步骤。

22、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法的步骤。

23、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：1.本发明通过合适的优化方法，基于每枚拦截弹的探测能力与拦截阵位，在线设计生成期望的探测视场构型，提升了对目标的探测效果。

24、2.本发明构建了一个附加前置角受限约束代价函数，通过其负梯度项引入协同制导律中，可以保证协同拦截过程，目标始终在导引头之内。

25、3.本发明通过给出了一种考虑探测视场约束的多导弹协同围捕制导方法的解析形式，具备较好的可实现性。