【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多对一协同拦截快速弹道优化方法。
技术介绍
1、距离地面20～100km介于传统航空器与卫星轨道之间的空域称为临近空间。近年来，随着科技水平的不断提升，临近空间飞行器的性能也在不断升级，特别是很多高超声速飞行器的飞行马赫数可达5～20，具有飞行速度快、机动范围大、机动样式多变等特点，这使其能够突破目前几乎所有的防御体系，对于现阶段的拦截系统来说是极大的挑战，因此有必要设计针对临近空间高超声速飞行目标的拦截方法。而当拦截弹的飞行速度和机动能力相对于高超声速目标无明显优势时，一个拦截弹无法保证成功拦截，必须采用多个拦截弹协同作战，使其功能互补，对目标实施多层次、全方位的打击，提高拦截成功率。
2、传统的设计多弹协同拦截弹道的方法大多采用比例导引律，该导引律具有结构简单、易于实现的优点。但是比例导引律主要是基于相对运动学模型设计制导指令，没有考虑攻角和过载等约束，仅适用于拦截低速目标，对于大机动目标可能存在视线不稳定、过载饱和的问题。伪谱法等数值优化方法凭借其能够使用非线性模型以及处理复杂约束的优势，成为一种解决以上问题的手段，但伪谱法计算耗时较长，无法在线应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有比例导引律方法存在视线不稳定、过载饱和；以及伪谱法计算耗时较长，无法在线应用的问题，而提出一种多对一协同拦截快速弹道优化方法。
2、一种多对一协同拦截快速弹道优化方法具体过程为：
3、步骤一、建立拦截弹中制导段三维动力学模型，设置
4、将多个拦截弹终端速度之和最大作为性能指标，建立多拦截弹时间协同弹道优化原问题p0；
5、步骤二、用发射坐标系下x,y,z表示拦截弹中制导段三维动力学模型中的拦截弹速度v、弹道倾角θ、弹道偏角ψ，以及控制量α,σ；
6、步骤三、用bezier函数对发射坐标系下拦截弹三维坐标x,y,z进行表征；
7、根据边界条件求出bezier函数的前两个和后两个控制点；
8、将原问题p0转化为参数优化问题p1；
9、步骤四、对参数优化问题p1中已知前两个和后两个控制点的bezier函数进行离散化和参数初始化；
10、步骤五、调用非线性规划求解器求出bezier函数所有控制点，根据bezier函数所有控制点求出所有状态量和控制量的值。
11、本专利技术的有益效果为：
12、本专利技术设计了一种基于贝塞尔曲线的多拦截弹时间协同弹道优化方法，以弥补比例导引律和伪谱法的不足；该方法首先采用非线性动力学模型对多拦截弹时间协同弹道优化问题进行建模，然后将拦截弹的飞行轨迹表征为高阶bezier曲线，即将无限维弹道优化问题转化为有限参数优化问题，使其能够快速精确求解。本专利技术能够处理拦截弹飞行过程中的复杂约束，解决了比例导引律容易造成视线不稳定、过载饱和的问题，并且由于利用了较少的bezier曲线参数替代无限维弹道信息，减少了优化变量数目，相较伪谱法提高了优化效率，本专利技术具有在线应用潜力。
13、本专利技术提出了一种高效的拦截弹中制导段弹道优化方法，通过所述方法，将拦截弹三维坐标用bezier函数进行表征，使得原无限维弹道优化问题转化为有限维参数优化问题，优化变量数目大大减少，有效提高优化效率。此外，本专利技术还考虑了让多个拦截弹对同一目标进行协同拦截，将性能指标设置为所有拦截弹的终端速度之和，与每个拦截弹分开拦截目标相比，本专利技术能够使得拦截弹终端速度相对增大，有效提高打击能力。与现有的弹道优化技术相比，该基于bezier函数的多拦截弹时间协同弹道优化方法不仅能够处理传统制导律无法处理的复杂约束，而且较其他数值优化方法计算效率大大提高，具有在线应用的潜力。
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1.一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一中建立拦截弹中制导段三维动力学模型，设置拦截弹的边界约束和过程约束；
3.根据权利要求2所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一二中设置拦截弹的边界约束和过程约束；具体过程为：
4.根据权利要求3所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一三中基于步骤一一和步骤一二，将多个拦截弹终端速度之和最大作为性能指标，建立多拦截弹时间协同弹道优化原问题P0；具体过程为
5.根据权利要求4所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤二中用发射坐标系下x,y,z表示拦截弹中制导段三维动力学模型中的拦截弹速度v、弹道倾角θ、弹道偏角ψ，以及控制量α,σ；
6.根据权利要求5所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤三中用Bezier函数对发射坐标系下拦截弹三维坐标x,y,z进行表征；
7.根
8.根据权利要求7所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤四中对参数优化问题P1中已知前两个和后两个控制点的Bezier函数进行离散化和参数初始化；
9.根据权利要求8所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤四二中对P1中已知前两个和后两个控制点的Bezier函数进行参数初始化；
10.根据权利要求9所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤五中调用非线性规划求解器求出Bezier函数所有控制点，根据Bezier函数所有控制点求出所有状态量和控制量的值；具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
2.根据权利要求1所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一中建立拦截弹中制导段三维动力学模型，设置拦截弹的边界约束和过程约束；
3.根据权利要求2所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一二中设置拦截弹的边界约束和过程约束；具体过程为：
4.根据权利要求3所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤一三中基于步骤一一和步骤一二，将多个拦截弹终端速度之和最大作为性能指标，建立多拦截弹时间协同弹道优化原问题p0；具体过程为
5.根据权利要求4所述的一种多对一协同拦截快速弹道优化方法，其特征在于：所述步骤二中用发射坐标系下x,y,z表示拦截弹中制导段三维动力学模型中的拦截弹速度v、弹道倾角θ、弹道偏角ψ，以及控制量α,σ；
6.根据权利要求5所述的一种多对一协同拦截快速...
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