[发明专利]一种基于混沌演化机理的导弹制导方法

说明书

一、技术领域

本发明属于智能控制以及导弹制导技术领域，涉及一种导弹制导方法，更具体涉及一种基于混沌演化机理的导弹制导方法。可以用于导弹在未知环境下同时实现打击目标和躲避打击双重自主制导功能。

二、背景技术

导弹制导问题最初是基于固定目标依靠遥控操作来解决，导弹的飞行轨迹是发射前就设定好的，这是一种被动的导弹制导方式，主要靠人为控制。随着现代电子技术的发展，电子干扰技术可以应用于干扰导弹的发射轨迹或用其他导弹摧毁敌方导弹，因此后来设计的有些导弹可针对事先设置好的轨迹，辅助以红外、声纳、雷达等传感器进行引导，但这种方式只是一种辅助制导方式，也没有完全摆脱人的参与，灵活性很差，也很难适应导弹高速运行的实际环境。

其它如模糊控制、遗传算法等理论也被引入到导弹制导控制器的设计或行为协调、融合策略的研究，但是在实际应用中存在可靠性差、自适应能力弱等问题。

混沌现象自提出以来，吸引了很多数学领域学者的注意。混沌现象的本质在于对所谓“混沌吸引子”的理解。“混沌吸引子”是一个抽象的数学概念，描述了运动的收敛类型。简而言之，“混沌吸引子”是指这样的一个集合，当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于它。目前，已经可以用各种数学手段设计并产生混沌信号，并在模拟或数字电路上设计实现。混沌现象最初的应用为保密通信领域，并逐步推广到控制方面，形成了混沌控制学理论。

近年来，有许多生物领域的学者开始关注混沌现象的生物学机理，他们通过大量的实验，在某些动物神经系统活动过程中发现了存在混沌动力学现象，因此他们推断混沌现象的机理和具备高级思维能力的人的思维活动有许多相似之处，并设想可以用混沌动力学机理来代替人的感知动力学行为。特别的是，在对某些混沌吸引子的研究中发现，这些高维混沌吸引子存在一些类似“卷”的结构，而这些结构可以认为代表了通过脑的神经组织长时间自主学习形成的记忆轨迹，值得注意的是，这种学习不需要训练而产生，而是生物体神经组织在生命过程中本能产生的。在没有外部刺激的情况下，系统处于高维迭代搜索模式，搜索轨迹为不同的“卷”。但一接收到激励信号后，系统的动力学行为就表现为约束在某一个“卷”作周期性振动，而这个特定的“卷”恰好反映了外部激励信号的特征。如果输入系统的激励信号停止，系统立刻又会切换到高维迭代搜索模式。

三、发明内容

1、技术问题

受混沌现象产生的这种生物学机理的启发，本发明公开了一种感知动力学环路结构，并应用于实现导弹的自主制导。其中导弹感知阶段用一个完全抽象的三维多卷混沌吸引子来代表，它受到负载传感器接收信号的控制。通过对混沌信号施加适当控制(包括增益、频率和相位等参数的控制)，使得当负载传感器接收到信号以后，混沌轨迹迅速收敛到一个代表外部激励信号物理含义的平衡点或循环单卷。在状态空间中，状态变量的演化轨迹代表了在实际三维空间中导弹的运动轨迹。这种方法的优点在于导弹自主制导所使用的感知系统具有更准确的神经反应信号表达手段，在未知的高动态三维环境下，同时考虑了目标(如敌方飞机)以及障碍物(如敌方导弹)的位置信息，使得导弹能在完全自主的前提下既避开障碍物又击中目标。本发明要解决的问题是提供一种基于混沌演化机理的导弹制导方法，该方法采用一个完全抽象的三维多卷混沌吸引子来代表导弹感知阶段的活动，使导弹感知系统具有更准确的神经反应信号表达手段，有利于在未知高动态三维环境下实现自主控制与制导。其中的“三维多卷混沌吸引子”是一种特殊的“混沌吸引子”，它具有一般“混沌吸引子”的特征，即当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于它。同时，它在三维状态空间的形状是有多个“卷”形结构所组成的。

2、技术方案

为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案为一种基于混沌演化机理的导弹制导方法，该方法包括下列步骤：

第一步骤：导弹负载传感器步骤；在导弹101上负载1个全向SAR雷达成像传感器102，导弹传感器配置结构示意图如图1所示。没有接收到任何外部激励信号前，用三维多卷混沌状态模拟导弹控制器的思维状态，导弹保持探索未知环境，不改变运动方向。这里的“三维多卷混沌状态”，是指在状态空间中，当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于由多个“卷”形结构所组成的“三维多卷混沌吸引子”轨迹；

第二步骤：图像处理与识别步骤；当导弹负载SAR雷达成像传感器102接收到外部激励信号后，导弹控制器开始处理SAR雷达成像传感器102接收到的目标和障碍物的图像信息，根据采集到的图像信息，对目标和障碍物进行区分。图像处理与识别步骤流程图如图2所示；