基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，属于电子干扰机空域划设技术领域。目的是在给出电子干扰下雷达探测范围、航线安全间隔以及有效干扰时间的基础上，建立了电子干扰机的最优空域划设模型，采用改进优化算法寻找最优的空域基准点。为避免陷入局部最优，在原始算法中将线性调节参数改为非线性调节参数，并且引入粒子群算法中的记忆功能，改进原始算法。仿真表明，为完成特定的突防任务，改进优化算法比原始优化算法和粒子群算法更具优越性，能够快速、有效地找到最优的空域基准点，从而划设出电子干扰机的最优空域。

【技术实现步骤摘要】
基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法
本专利技术涉及一种基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，属于电子干扰机空域划设

技术介绍
在现代化战争中,敌方的雷达组网已成为遏制我方战机突防的杀手锏。雷达网以其多体制、高精度和全方位探测特性，使得隐身性能和机动性能优良的战斗机也难以实现安全突防。在新型作战行动中，为了实现特定作战目的，遂行突防任务的战机常常需要与电子干扰飞机协同配合，即电子干扰机在敌方火力打击之外施放干扰信号，为突防战斗机形成安全区域，避开敌方雷达探测，因此如何合理、高效地划设电子干扰机的空域成为指挥员亟需解决的问题之一。在远距离支援干扰方面，以往的文献主要关注于干扰资源分配的问题，对于如何划设电子干扰机空域划设的相关方面研究比较少。余立志等对掩护固定目标时雷达干扰机配置问题进行了研究，祁伟等提出了支援干扰飞机阵位选择及航线规划的基本原则，黄颖从距离、方位和高度3个方面对干扰机阵位选择对雷达最大探测距离的影响进行了研究，罗金涛等提出了电子干扰飞机空域配置的基本要求，但并未结合具体任务进行空域划设，还有现有技术文献对协同作战中的电子干扰机布阵问题进行了深入的研究，但认为干扰机协同作战的位置固定，没有结合干扰机飞行实际对其进行空域划设。
技术实现思路
因此，针对现有技术的上述问题，本专利技术为解决协同突防过程中干扰机空域划设的问题，以高效、灵活使用空域为目标，为掩护战机安全突防，以战机距离雷达威胁中心和突防航线安全间隔为目标函数，建立了干扰机空域划设模型，采用改进优化算法寻找最佳空域基准点。本专利技术的技术方案具体为：一种基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，所述方法具体包括：步骤1：根据干扰机空域基准点模型，确定初始空域基准点个数、最大迭代次数、维数以及上界和下界，调节参数并进行参数初始化，令t＝1；步骤2：随机选取初始空域基准点，计算每个空域基准点的航线安全间隔；步骤3：判别种群是否满足三个约束，约束1：干扰机自身安全约束：即干扰机所在的空域必须在各个雷达的探测范围之外；约束2：指挥控制区域约束：即干扰机的空域必须在我方预警机指挥控制区域之内；约束3：突防战机安全约束：即干扰后形成的航线安全间隔必须满足防战机所需的最小航线安全间隔；如果不满足则令其适应度为负无穷，返回步骤2；否则根据公式一，计算出每个种群的适应度值，记录适应度排列前三的最优适应度值和其对应的空域基准点即α，β，δ；其中，di为压制干扰后突防航线与第i个威胁雷达航线安全间隔；λ1表示航线安全间隔的权重，λ2表示干扰机与雷达组网中心点的权重，并且λ1+λ2＝1；xj0,yj0为第j个干扰机空域基准点的横纵坐标；步骤4:令t＝t+1；步骤5:按照公式二、公式三、公式四，分别更新其中，t表示当前迭代次数，和是协同系数向量，为调节参数，和是随机的[0,1]中的向量；步骤6：按照公式五、公式六、公式七，分别更新α，β，δ的位置；步骤7：按照，按照公式八更新空域基准点的位置；其中，为[0,1]中的随机数，c1为调节系数。为历史上经过的最佳位置点；步骤8：判断是否达到最大迭代次数，若是，则算法结束，输出最优结果，否则返回步骤4。进一步的，所述方法中步骤3中约束1、约束2、约束3分别根据公式十、公式十一、公式十二判断；xj∈[xmin,xmax],yj∈[ymin,ymax]公式十一di≥dmin公式十二。本专利技术的技术效果为，本专利技术提出的基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，针对算法容易陷入局部最优的问题，将线性调节参数变为非线性调节参数，并且引入粒子群算法中的记忆功能，平衡因采用非线性调节参数而导致迭代次数变大的问题。之后根据有效干扰时间、干扰机的相关参数以及空域的基准点确定空域的大小，最后，为验证所建模型的有效性和改进优化算法的优越性，采用实例对本专利技术的方法进行仿真验证，取得的技术效果包括：为划设电子干扰机最优空域，充分考虑决策者的侧重点，建立最优空域模型；使用改进优化算法，对最优空域基准点进行求解可以快速得到决策者所需的最优空域，保证了所划设的空域是科学有效的。附图说明：图1为干扰机工作原理图；图2为敌雷达网分布图；图3为本专利技术的方法流程图；图4为雷达未受干扰的探测范围示意图；图5为GWO和PSO对比图；图6为仿真1干扰后态势图；图7为仿真2干扰后态势图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行说明：电子干扰下的雷达探测范围距离支援干扰(SOJ)是指派专用电子干扰飞机提前到达预定空域作跑道形飞行，如果干扰天线在飞机两侧则作横向跑道形飞行，干扰天线在前后则作纵向跑道形飞行，在本专利技术中选取干扰机作作纵向跑道形飞行。在预警机的协同指挥下，积极施放干扰信号，对敌方威胁雷达形成一定的干扰压制区，实现战机的安全突防，因此，要研究干扰机空域划设问题，首先要确定电子干扰下的雷达探测范围。不考虑目标起伏，忽略多路径影响，假设发射信号与接收信号共天线，单部干扰机压制后的雷达探测范围为：其中，Kj为压制系数，Pt为雷达发射信号功率，Gt为雷达发射天线功率增益，σ为雷达目标截面积，Rj为雷达到干扰机的距离，Pj为干扰机功率，Gj为干扰机天线增益，γj为天线的极化损失，G(θ)为偏离主瓣最大方向θ度的雷达天线增益，根据经验公式G(θ)为：θ0.5为主瓣宽度，k为常数，一般为0.04～0.1。由于功率具有可叠加性，因此多部干扰机压制后的雷达探测范围为：由于在现实中雷达的数量总是大于干扰机的数量，所以本专利技术选取“一对一”的干扰模式。航线安全间隔在实际飞行过程中，由于受突防战机航迹定位的偏差、飞行员技术误差和风速等影响，飞机常常会偏离基准的突防航迹，因此，需要考虑干扰后雷达的探测范围与突防航线之间的最短距离，也就是航线的安全间隔，如图1所示,图1中的附图标记包括突防起点1、突防终点2、施放干扰时刻3、结束干扰时刻4、航线安全间隔5、干扰后探测范围6、干扰前探测范围7。航线安全间隔是关系到战斗机能否安全突防的关键所在，经电子干扰机干扰形成的航线安全间隔不得小于突防战斗机的所需的最小航线安全间隔。有效干扰时间由于干扰机担负着掩护、支援战斗机的任务，过早施放干扰则有可能暴露我方突防的企图，使得敌方早作准备，过晚结束干扰则会对干扰机自身的安全构成威胁，过晚施放干扰或者过早结束干扰，则不能保证任务的完成。因此，干扰机施放干扰和结束干扰的时机即有效的干扰时间也十分关键。同时，由于干扰机的天线安装在飞机的前后，其实际干扰时间为跑道型空域的直线部分，在转弯处对雷达没有干扰作用，所以有效干扰时间也是划设空域大小的重要依据。在现代化战争中，电子空间已成为敌我双方争夺的第五空间。为有效增强“四抗”能力，敌方往往采用雷达组网技术对我方目标区域实施全区域探测。为实现成功突防，突防战机通常与一定数量的干扰机协同配合。派出多部干扰机时，如果只依靠指挥员的经验对其进行空域划设很难使干扰机到达预定干扰效果，同时由于划设不精细造成空域资源的浪费，可能会阻碍其它战斗任务的完成。在敌我双方态势下，考虑干扰机和攻击机的协同时机，根据敌方雷达分布情况和干扰机性能，在我方预警机的指挥控制区域内寻找空域的基准点并结合干扰机的相关参数合理划设空域的大小，目的是以时间协同为依据，综合考虑干扰机的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，其特征在于，所述方法具体包括：步骤1：根据干扰机空域基准点模型，确定初始空域基准点个数、最大迭代次数、维数以及上界和下界，调节参数并进行参数初始化，令t＝1；步骤2：随机选取初始空域基准点，计算每个空域基准点的航线安全间隔；步骤3：判别种群是否满足三个约束，约束1：干扰机自身安全约束：即干扰机所在的空域必须在各个雷达的探测范围之外；约束2：指挥控制区域约束：即干扰机的空域必须在我方预警机指挥控制区域之内；约束3：突防战机安全约束：即干扰后形成的航线安全间隔必须满足防战机所需的最小航线安全间隔；如果不满足则令其适应度为负无穷，返回步骤2；否则根据公式一，计算出每个种群的适应度值，记录适应度排列前三的最优适应度值和其对应的空域基准点即α，β，δ；

【技术特征摘要】
1.一种基于改进优化算法的电子干扰机空域划设方法，其特征在于，所述方法具体包括：步骤1：根据干扰机空域基准点模型，确定初始空域基准点个数、最大迭代次数、维数以及上界和下界，调节参数并进行参数初始化，令t＝1；步骤2：随机选取初始空域基准点，计算每个空域基准点的航线安全间隔；步骤3：判别种群是否满足三个约束，约束1：干扰机自身安全约束：即干扰机所在的空域必须在各个雷达的探测范围之外；约束2：指挥控制区域约束：即干扰机的空域必须在我方预警机指挥控制区域之内；约束3：突防战机安全约束：即干扰后形成的航线安全间隔必须满足防战机所需的最小航线安全间隔；如果不满足则令其适应度为负无穷，返回步骤2；否则根据公式一，计算出每个种群的适应度值，记录适应度排列前三的最优适应度值和其对应的空域基准点即α，β，δ；其中，di为压制干扰后突防航线与第i个威胁雷达航线安全间隔；λ1表示航线安全间隔的权重，λ2表示干扰机与雷达组网中心点的权重，并且λ1+λ2＝1；xj0,yj0为第j个干扰...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚登凯，王晴昊，赵顾颢，邱时代，叶泽龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61