[发明专利]一种导弹自主编队在队形控制过程中的冲突预测方法

摘要

本发明公开了一种导弹自主编队在队形控制过程中的冲突预测方法，属于飞行器编队导航、制导与控制技术领域。所述方法首先建立适用于导弹二维水平编队的编队队形坐标系，从而定义了编队静态队形、绝对队形与相对队形，并给出形成编队绝对队形与编队相对队形的条件；其次给出编队冲突的定义；推导出两个成员之间存在潜在冲突的条件；设计了冲突预测算法的流程，得到了整个编队的潜在的冲突，形成冲突池。本发明所定义的编队队形与编队冲突充分考虑了导弹自主编队的特性，物理意义明确，适合于工程实际；本发明的编队冲突协调算法流程简单，计算量小，实时性高，可以准确快速地预测编队的冲突，为冲突的及时协调做好准备。

主权项

1.一种导弹自主编队在队形控制过程中的冲突预测方法，其特征在于：包括如下步骤，第一步，建立适用于导弹二维水平编队的编队队形坐标系，并给出形成编队绝对队形与编队相对队形的条件；所述的编队队形包括编队静态队形、绝对队形与相对队形；第二步，给出编队冲突的定义；第三步，针对导弹自主编队中的两个成员，根据两个成员之间的相对位置关系与每个成员所对应的编队相对队形位置关系，推导出两个成员之间存在潜在冲突的条件；第四步，根据两个成员存在潜在冲突的条件，通过遍历所有成员的组合，如果满足，则将冲突记录到冲突池中，得到了整个编队的潜在的冲突，形成冲突池；第一步中，Ocxcyczc为编队队形坐标系，坐标原点Oc与编队队形参考位置Qr(t)相重合，Qr(t)取某一时刻t编队中实际节点或虚拟节点的实时位置；xc轴在二维编队平面内指向编队队形所规定的前向，zc轴在二维编队平面内垂直于xc轴指向右侧，yc轴垂直于二维编队平面向上；绝对坐标系Ogxgygzg选取为地面坐标系，即坐标原点Og为地面上任意一点，xg轴位于地平面并指向某一方向，yg轴垂直于地面并指向地心，zg轴也位于地平面并垂直于xg轴，其方向按照右手定则确定；由编队队形坐标系与绝对坐标系之间的关系定义编队队形偏航角ψc为：xc在地平面上的投影与绝对坐标轴xg之间的夹角；ψc左偏为正；编队静态队形定义为[SCi]n×1，SCi表示导弹自主编队成员εi在编队队形坐标系中的静态队形位置矢量，n为编队规模，i＝1,2,…,n；编队绝对队形定义为[Ci(t)]n×1，Ci(t)表示导弹自主编队成员εi在绝对坐标系中的绝对队形位置矢量，其计算公式为：其中为编队队形坐标系到绝对坐标系的转换矩阵；编队相对队形矩阵定义为[Cij]n×n，其中，Cij表示导弹自主编队成员εi和导弹自主编队成员εj的相对队形位置关系；以C_i(t)的终点为圆心，以σ_ci为半径的圆域定义为C_i(t)的绝对队形圆域，其中，σ_ci＝k_ci·σ_i，k_ci≥0为C_i(t)的绝对队形系数，σ_i表示单个导弹自主编队成员保持与其它导弹自主编队成员相对距离的标准差，Q_ci(t)表示绝对队形圆域内的一点；当前编队形成编队绝对队形的条件定义为：当前编队形成编队相对队形的条件定义为：其中，I＝{1,2,…,n}导弹自主编队成员编号集合，Qij(t)＝Qj(t)‑Qi(t)为导弹自主编队成员εi与导弹自主编队成员εj的相对位置矢量，Qi(t)为导弹自主编队成员εi的绝对位置矢量，σcij为导弹自主编队成员εi与导弹自主编队成员εj的加权相对距离标准差；σcij＝kcij·σij                                                          (5)kcij≥0为Cij的相对队形系数，σij表示两个导弹自主编队成员保持它们之间相对距离的标准差；假设导弹自主编队成员εi与εj在相对距离的保持上是互不相关的随机过程，则σij2＝σi2+σj2                                                          (6)。