高超声速飞行器集群协同突防方法、设备、介质及产品

本发明涉及协同突防，特别是涉及一种高超声速飞行器集群协同突防方法、设备、介质及产品。

背景技术：

1、集群协同突防能够实现对敌方防御系统更加全面的打击，从而大大增加敌方防御系统的拦截难度，不仅能够提高作战效率，还能够降低单一平台被敌方拦截的风险，从而增强整体作战的成功率。然而，高超声速无动力滑翔飞行器具有飞行环境不确定性大、参数剧烈时变、耦合严重、对控制系统精度要求高等特点，使得其集群协同作战技术的实现具有较高的难度与挑战性。目前，针对单个高超声速无动力滑翔飞行器的轨迹规划与制导控制问题已经有不少相关的研究成果。虽然针对协同作战问题目前也有一定的研究成果，但大部分都集中在较为经典的“1对1”、“1对2”或“2对2”攻防对抗场景中，围绕真正集群意义下的高超声速无动力滑翔飞行器协同突防技术的讨论尚且较少，针对飞行器的协同突防问题，目前已有的研究成果较多集中在“1对2”或“2对2”的攻防对抗场景中。eloy等人针对“目标-防卫-拦截”的“2对1”攻防对抗场景，提出并解决了最优控制问题，以使拦截弹与目标之间的距离最大化；sinha针对类似的场景，提供了一种新型的非线性反馈控制律。liang则针对“2对2”攻防对抗场景，提出了两种差分博弈制导律。

2、然而，以上研究并未真正触及集群的攻防对抗模式。针对多弹协同突防问题，目前也有部分文献进行了研究。例如，王少平等采用了人工设置虚拟目标的方式，进行了单平台多弹多方向协同突防制导律设计；陈洁卿等人则针对高超声速弹道集群，引入博弈思想，提出了一种博弈框架下超声速导弹群协同突防制导算法。相比于“1对1”、“2对2”这样具体的简单场景，关注集群模式下的高超声速飞行器协同突防策略的相关研究成果目前还较少，所以亟需一种关注集群模式下的高超声速飞行器协同突防策略。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高超声速飞行器集群协同突防方法、设备、介质及产品，可实现高超声速飞行器集群的协同突防。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种高超声速飞行器集群协同突防方法，包括：

4、在进攻弹集群中选取在所有拦截弹的引导头视野范围内且剩余飞行距离最小的进攻弹为牺牲弹；

5、构建进攻弹集群的整体掩护突防制导律；进攻弹集群的整体掩护突防制导律包括进攻弹集群中各进攻弹的突防制导律；

6、对进攻弹集群的整体掩护突防制导律进行优化得到优化后的整体掩护突防制导律；

7、对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到进攻弹集群中各进攻弹的大幅度机动时间与小幅度机动时间；

8、将进攻弹集群中各进攻弹的大幅度机动时间和小幅度机动时间输入进攻弹集群的整体掩护突防制导律，得到各进攻弹的横向加速度，根据各进攻弹的横向加速度对各进攻弹进行制导，然后采用所述牺牲弹对所有拦截弹进行引诱，实现高超声速飞行器集群协同突防。

9、可选的，进攻弹ti的突防制导律为其中，ati表示进攻弹ti的横侧向加速度，na表示可用过载，g表示重力加速度，ni1表示在ti1内横侧向加速度变化的正弦周期数，ni2表示在ti2内横侧向加速度变化的正弦周期数，ti1表示大幅度机动时间，ti2表示小幅度机动时间，vti表示进攻弹ti的速度，t表示进攻弹执行制导律的时间，kt1表示所有进攻弹向预估交汇点进行比例导引的导引比，表示进攻弹ti对预估交汇点的视线角变化率，kt2表示所有进攻弹向处于中间位置的拦截弹进行比例导引的导引比，表示进攻弹ti对处于中间位置的拦截弹的视线角变化率，ri表示进攻弹ti的剩余飞行距离，rg为进攻弹集群的末制导段距离。

10、可选的，优化后的整体掩护突防制导律为：

11、min ji1＝lti(tl)(i＝1,2,...,nm)和其中，ji1表示进攻弹ti的代价函数，lti(tl)表示进攻弹ti对应的非线性函数ξ1表示各进攻弹的大幅度机动时间组成的向量，ξ2表示各进攻弹的小幅度机动时间组成的向量，表示对x(t)进行一阶求导，x(t)表示拦截弹在t时刻的状态向量，x(0)表示拦截弹在0时刻的状态向量，x0表示状态向量的初始值，f()表示拦截弹与对应进攻弹之间的相对运动方程组，ts表示存在一枚进攻弹与对应拦截弹的距离缩小至安全突防距离的时刻，表示进攻弹导引比的最小值，表示进攻弹导引比的最大值，tl表示牺牲弹对所有拦截弹发动诱骗的时刻，tf表示各进攻弹均进入对应拦截弹的末制导距离范围内的时刻，ati表示进攻弹ti的横侧向加速度，na表示可用过载，g表示重力加速度，kt为进攻弹进行比例导引的导引比，ji2表示拦截弹mi的代价函数，lmi(tl)表示拦截弹mi对应的非线性函数。

12、可选的，对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到进攻弹集群的大幅度机动时间与小幅度机动时间，具体为：

13、采用牛顿优化算法对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到进攻弹集群的大幅度机动时间与小幅度机动时间。

14、一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及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所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

15、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所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

16、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所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

17、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：

18、本发明在进攻弹集群中选取在所有拦截弹的引导头视野范围内且剩余飞行距离最小的进攻弹为牺牲弹；构建进攻弹集群的整体掩护突防制导律；对进攻弹集群的整体掩护突防制导律进行优化得到优化后的整体掩护突防制导律；对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到进攻弹集群中各进攻弹的大幅度机动时间与小幅度机动时间；将进攻弹集群中各进攻弹的大幅度机动时间和小幅度机动时间输入进攻弹集群的整体掩护突防制导律，得到各进攻弹的横向加速度，根据各进攻弹的横向加速度对各进攻弹进行制导，然后采用所述牺牲弹对所有拦截弹进行引诱，实现高超声速飞行器集群协同突防。

技术特征：

1.一种高超声速飞行器集群协同突防方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高超声速飞行器集群协同突防方法，其特征在于，进攻弹ti的突防制导律为

3.根据权利要求1所述的高超声速飞行器集群协同突防方法，其特征在于，优化后的整体掩护突防制导律为：

4.根据权利要求1所述的高超声速飞行器集群协同突防方法，其特征在于，对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到进攻弹集群的大幅度机动时间与小幅度机动时间，具体为：

5.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-4中任一项所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

7.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述高超声速飞行器集群协同突防方法。

技术总结本发明公开一种高超声速飞行器集群协同突防方法、设备、介质及产品，涉及协同突防技术领域。所述方法包括：在进攻弹集群中选取在所有拦截弹的引导头视野范围内且剩余飞行距离最小的进攻弹为牺牲弹；构建进攻弹集群的整体掩护突防制导律；对进攻弹集群的整体掩护突防制导律进行优化得到优化后的整体掩护突防制导律；对优化后的整体掩护突防制导律进行求解得到各进攻弹的机动时间；将各进攻弹的机动时间输入进攻弹集群的整体掩护突防制导律，得到各进攻弹的横向加速度，根据各进攻弹的横向加速度对各进攻弹进行制导，然后采用牺牲弹对所有拦截弹进行引诱，实现高超声速飞行器集群协同突防。本发明可实现高超声速飞行器集群的协同突防。技术研发人员：董希旺,郑佳沛,梁睿凝,于江龙,化永朝,刘亦石,冯智,吕金虎受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29