[发明专利]一种零射程线方向多次机动突防方法

说明书

本发明公开了一种零射程线方向多次机动突防方法，包括：将突防弹头的机动次数、机动时机、机动方向作为优化设计变量，以零控脱靶量大小、交班点偏差以及燃料消耗作为优化指标，建立突防弹道优化问题描述模型；基于机动次数、机动时间多个优化设计变量且维度不确定问题设计PSO算法的初始化阶段、搜索阶段以及惯性权重；将突防弹道优化问题描述模型转换到非正交坐标系下，推导出自由飞行弹道解析解，在此基础上将解析法与数值法结合进行零射程线方向快速求解；采用设计的PSO算法，将求解的零射程线方向作为机动方向进行多次机动突防弹道优化。本发明降低了优化设计变量的维度，提高了突防弹道优化效率，能够在较短时间内获得期望效果。

技术领域

本发明所属技术领域为导弹突防领域，尤其涉及一种零射程线方向多次机动突防方法。

背景技术

相关资料表明，导弹防御系统对中段无机动突防变轨能力的传统弹道导弹的拦截成功率已经达到相当高的水平。在这种情况下，弹道导弹在弹道中段通过机动突防变轨躲避导弹防御系统拦截是提高弹道导弹中段生存能力的关键手段。为了使导弹实现突破敌方拦截的作战任务，需要对导弹的弹道方案进行优化设计。弹道导弹中段突防弹道优化问题的本质属于最优控制问题，解决这类问题的基本思路是通过设计相应的性能指标与约束，再通过优化算法对控制量进行优化求解，但现有主流弹道优化方法依赖系统模型与性能指标连续且可导，弹道导弹中段多次机动突防需求造成系统模型不连续的特点使得主流弹道优化方法难以适用。

当导弹沿零射程线方向施加速度增量时，理论上不影响导弹的最终落点。如果将这一特性用于机动突防弹道优化，以零射程线方向作为机动方向，仅将机动时机作为优化设计变量，建立零射程线方向机动突防弹道优化方法，理论上可以减少弹道优化设计变量，提高突防弹道优化效率，同时可以减少机动突防后弹道落点回归原目标点的燃料消耗。零射程线求解方法目前可以分为解析法和数值法两种。解析法求解零射程线方向，算法简单，计算效率高，但没有考虑地球自转与地球引力摄动的影响，且解析公式主要是基于一阶泰勒展开推导得到，略去了高阶导数项，存在一定的截断误差，因此其求解精度不高，难以满足弹道导弹精度需求。数值法是基于弹道迭代的思想，通过对不同方向机动的弹道进行数值积分计算，进而迭代求取零射程线方向，但该方法需进行大量数值积分弹道计算，计算时间长，效率较低，难以在实现弹上在线计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零射程线方向多次机动突防方法，规避了传统弹道优化方法要求系统模型与性能指标连续且可导条件，同时采用零射程线方向作为机动突防方向，降低了优化设计变量的维度，提高了突防弹道优化效率，能够在较短时间内获得期望效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种零射程线方向多次机动突防方法，包括步骤：

步骤1，建立突防弹道优化问题描述模型：以弹道导弹与拦截弹的动力学和运动学模型为基础，将突防弹头的机动次数、机动时机、机动方向作为优化设计变量，以零控脱靶量大小、交班点偏差以及燃料消耗作为优化指标，建立突防弹道优化问题描述模型；

步骤2，PSO算法设计：基于步骤1中机动次数、机动时间多个优化设计变量且维度不确定问题设计PSO算法的初始化阶段、搜索阶段以及惯性权重；

步骤3，零射程线方向快速求解；将突防弹道优化问题描述模型转换到非正交坐标系下，推导出自由飞行弹道解析解，在此基础上将解析法与数值法结合进行零射程线方向快速求解；

步骤4，零射程线方向多次机动突防优化；采用步骤2设计的PSO算法，将步骤3求解的零射程线方向作为机动方向进行多次机动突防弹道优化，获取最优的多次机动突防方法。