[发明专利]一种采用黄金分割搜索的空战三体对抗最优预测制导方法

权利要求书

1.一种采用黄金分割搜索的空战三体对抗最优预测制导方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立空战三体对抗交战三方的三维运动学模型，具体方法为：

首先选取为每个飞行器的状态矢量为：

其中，x_i、y_i、z_i分别表示飞行器i在地面坐标系中三轴的位置分量，θ_i、分别表示弹道倾角与弹道偏角，V_i表示飞行器的速度标量，T、A、D分别代表飞机、来袭导弹与防御导弹；

交战三方飞行器的三维运动学模型为：

其中，a_yi、a_zi分别为飞行器i的机动加速度在本体坐标系中y轴与z轴方向上的分量，K₁、K₂分别为速度衰减系数；

S2：根据交战三方实时的运动状态，选取优化指标函数为t_g时刻后防御导弹与来袭导弹之间的预测距离，具体方法为：

选取优化指标函数为t_g时刻后防御导弹与来袭导弹之间的预测距离：

J(t_g)＝||r_D(t+t_g)-r_A(t+t_g)||

其中r_D(t+t_g)、r_A(t+t_g)分别为t+t_g时刻防御导弹与来袭导弹的位置矢量，其求法如下：

t+t_g时刻来袭导弹的位置矢量可假设来袭导弹对飞机使用比例制导律，通过运动学模型由t时刻来袭导弹和飞机的状态积分至t+t_g时刻得到，运动学模型中

a_yA＝-N·V_c,TA·Ω_zA

a_zA＝-N·V_c,TA·Ω_yA

N表示制导比例系数，V_c,TA为防御导弹与飞机的接近速度；Ω_yA和Ω_zA为来袭导弹针对飞机的视线角速度在地面坐标系中y轴与z轴方向上的分量，由弹道坐标系中来袭导弹针对飞机的视线角速度矢量转换得到：

其中为来袭导弹弹道坐标系至地面坐标系的方向余弦矩阵

来袭导弹针对飞机在地面坐标系中的视线角速度矢量为：

[Ω_A]_E＝r_TA×v_TA/|r_TA|²

其中r_TA、v_TA分别为来袭导弹与飞机的相对位置与相对速度矢量；

t+t_g时刻防御导弹的位置矢量可假设防御导弹向固定目标点r_A(t+t_g)使用比例制导律，通过运动学模型由t时刻防御导弹的状态积分至t+t_g时刻得到，运动学模型中

a_yD＝-N·V_c,DA·Ω_zD

a_zD＝-N·V_c,DA·Ω_yD

N表示制导比例系数，V_c,DA为防御导弹与固定目标点的接近速度；Ω_yD和Ω_zD为防御导弹针对固定目标点的视线角速度在地面坐标系中y轴与z轴方向上的分量，由弹道坐标系中防御导弹针对固定目标点的视线角速度矢量转换得到：

其中为防御导弹弹道坐标系至地面坐标系的方向余弦矩阵

防御导弹针对固定目标点在地面坐标系中的视线角速度矢量为：

S3：采用黄金分割法优化求解得到防御导弹相对来袭导弹的最优剩余拦截时间，具体方法为：

首先使用线性化方法估计得到当前t时刻防御导弹相对来袭导弹的线性剩余拦截时间

其中r_DA为防御导弹与来袭导弹的相对距离，V_c,DA为防御导弹与来袭导弹的接近速度；

选定待优化的最优剩余拦截时间初始搜索区间

根据黄金分割率确定两个测试边界值：

将和分别代入优化指标函数J(t_g)，比较大小后确定新的搜索区间边界；若则取同时保留右边界t_R，若则取同时保留左边界t_L，继续进行下轮迭代搜索；直至‖t_R-t_L‖0.01时结束搜索，所得t_L即为所求最优剩余拦截时间；

S4：将来袭导弹的运动学模型以当前的运动状态为初始状态，积分至最优剩余拦截时间时刻，选取积分后的位置为虚拟目标点；

S5：将防御导弹以虚拟目标点为目标，采用比例导引律进行制导。