CN109460059A - 一种双机协同攻击占位最优时间引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双机协同攻击占位最优时间引导方法，以协同引导时间最短为优化指标，规划作战机从初始位置以指定态势抵达占位点的最优航路，同时要保证两架协同机抵达各自占位点的时间一致。在引导的过程中仅考虑飞行路径长度因素对引导时间的影响，所以最短时间航路等同于最短路径航路。采用本发明提出的引导方法，协同机能够按规划航路快速准确地实现预定协同攻击占位态势，双机抵达各自占位点的时间差在精度允许范围内。实现在引导时间最短的同时，保证所有协同机抵达占位点的时间一致。

Description

一种双机协同攻击占位最优时间引导方法

技术领域

本发明属于多机编队协同空战技术领域，涉及一种双机协同攻击占位最优时间引导方法。

背景技术

多机协同攻击占位决策是针对一个目标，要求多架处在不同初始位置的战机按预定的态势对目标攻击占位，使目标不可逃逸，随后根据目标的实际机动情况伺机发射导弹，攻击目标。每架协同机攻击占位的时间和相互配合对协同攻击占位决策实现的速度和效果有着重要影响。

根据不同的优化指标，战机的攻击占位引导方法包括直线引导法、转弯引导法、再入引导法和类比例导引法等。设计多机协同攻击占位引导方法，要以引导时间最短为指标，同时保证所有协同机抵达占位点的时间一致。目前尚无此类有效的引导航路规划方法。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种双机协同攻击占位最优时间引导方法，以协同引导时间最短为优化指标，规划作战机从初始位置以指定态势抵达占位点的最优航路，同时要保证两架协同机抵达各自占位点的时间一致。在引导的过程中仅考虑飞行路径长度因素对引导时间的影响，所以最短时间航路等同于最短路径航路。

本发明的技术方案为：

所述一种双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1:对于双机协同攻击中的每一架飞机，确定其从当前坐标位置以预定终端态势抵达占位点的飞行航路方案为二次转弯航路方案；所述二次转弯航路方案分为以下四种方案：左转沿切线直飞后右转、左转沿切线直飞后左转、右转沿切线直飞后右转和右转沿切线直飞后左转；且二次转弯航路方案中的转弯半径取我方该飞机的最小转弯半径；

对于双机协同攻击中的每一架飞机，分别通过以下过程计算得到采用四种方案分别完成飞行航路所耗费的时间：

步骤1.1：根据我方飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，目标飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，由外部的攻击占位决策模块给出的预定终端态势，以及所选择的二次转弯航路方案，通过黄金分割法得到满足预定终端态势要求的飞行航路，并得到我方飞机完成飞行航路所耗费的时间；

步骤1.2：重复步骤1.1，得到四种二次转弯航路方案所对应的耗费时间，取其中最小耗费时间对应的二次转弯航路方案为我方该飞机的最优二次转弯航路方案；

步骤2：重复步骤1，得到双机协同攻击中的我方每架飞机完成最优二次转弯航路方案的耗费时间；

步骤3：以步骤2得到的我方两架飞机对应的耗费时间中的大值为基准，延长小值对应的最优二次转弯航路方案中的航路，直至两架飞机对应的耗费时间相同。

进一步的优选方案，所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：步骤3中采用增大转弯半径法和/或调整起始点航向法来延长航路。

进一步的优选方案，所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：所述增大转弯半径法指保持所选择的最优二次转弯航路方案不变，增加方案中转弯半径。

进一步的优选方案，所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：所述调整起始点航向法采用以下过程：

在一次转弯圆弧上寻找调整点，所述调整点处的速度方向与终止点的速度方向相反；在调整点处沿其速度方向延长航程，在终止点处沿其速度反向延长航程，两者之间采用最优二次转弯航路方案；ΔL为步骤3中我方两架飞机的耗费时间差值对应的航程。

有益效果

采用本发明提出的引导方法，协同机能够按规划航路快速准确地实现预定协同攻击占位态势，双机抵达各自占位点的时间差在精度允许范围内。实现在引导时间最短的同时，保证所有协同机抵达占位点的时间一致。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1二次转弯引导模型示意图；

图2增大转弯半径的航路调整法；

图3起始点航向调整的航路调整法；

图4目标右侧占位的战机不同转弯角方案航路图；

图5目标左侧占位的战机不同转弯角方案航路图；

图6双机协同攻击占位最优时间航路图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

多机协同攻击占位决策中，每架协同机攻击占位的时间和相互配合对协同攻击占位决策实现的速度和效果有着重要影响。本发明以协同引导时间最短为优化指标，规划作战机从初始位置以指定态势抵达占位点的最优航路，同时要保证两架协同机抵达各自占位点的时间一致。在引导的过程中仅考虑飞行路径长度因素对引导时间的影响，所以最短时间航路等同于最短路径航路。

其中，因利用现有技术设备能很精确的将战机引导至规定高度，所以在本发明中只考虑战机在水平面的占位引导问题；另外为保证规划引导航路的可飞性，战机从初始位置抵达占位点的规划航路，要满足战机最小转弯半径的约束。

本实施例中，两架协同机和目标的初始位置、速度和航向已知。协同攻击占位决策指定了终端占位态势，每架协同机对目标占位的进入角和距离确定，这里采用偏侧接敌占位攻击战术决策。规划双机协同攻击占位最优时间航路。认为所有协同机性能相同，均以最大速度飞行。

步骤1：解算每架战机单独抵达其占位点的最优时间航路：

基于Dubins路径理论，战机从初始位姿点以预定态势抵达占位点的最短路径为二次转弯路径。所以对于双机协同攻击中的每一架飞机，确定其从当前坐标位置以预定终端态势抵达占位点的飞行航路方案为二次转弯航路方案；所述二次转弯航路方案分为以下四种方案：左转沿切线直飞后右转、左转沿切线直飞后左转、右转沿切线直飞后右转和右转沿切线直飞后左转；且二次转弯航路方案中的转弯半径取我方该飞机的最小转弯半径。如图1所示。

对于双机协同攻击中的每一架飞机，分别通过以下过程计算得到采用四种方案分别完成飞行航路所耗费的时间：

步骤1.1：根据我方飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，目标飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，由外部的攻击占位决策模块给出的预定终端态势，以及所选择的二次转弯航路方案，通过黄金分割法得到满足预定终端态势要求的飞行航路，并得到我方飞机完成飞行航路所耗费的时间；

步骤1.2：重复步骤1.1，得到四种二次转弯航路方案所对应的耗费时间，取其中最小耗费时间对应的二次转弯航路方案为我方该飞机的最优二次转弯航路方案。

本实施例中，目标右侧占位的战机在不同转弯角方案下抵达其占位点的航路仿真见图4，可从中选出攻击占位最优时间航路；目标左侧占位的战机在不同转弯角方案下抵达其占位点的航路仿真见图5，可从中选出攻击占位最优时间航路。

步骤2：重复步骤1，得到双机协同攻击中的我方每架飞机完成最优二次转弯航路方案的耗费时间。

步骤3：调整单机攻击占位最优时间航路，解算双机协同攻击占位最优时间航路。

以步骤2得到的我方两架飞机对应的耗费时间中的大值为基准，延长小值对应的最优二次转弯航路方案中的航路，直至两架飞机对应的耗费时间相同。

延长航路的方法可以采用增大转弯半径法和/或调整起始点航向法。

所述增大转弯半径法指保持所选择的最优二次转弯航路方案不变，增加方案中转弯半径。调整方法示意见图2。

所述调整起始点航向法采用以下过程：

在一次转弯圆弧上寻找调整点，所述调整点处的速度方向与终止点的速度方向相反；在调整点处沿其速度方向延长航程，在终止点处沿其速度反向延长航程，两者之间采用最优二次转弯航路方案；ΔL为步骤3中我方两架飞机的耗费时间差值对应的航程。调整方法示意见图3。

本实施例中，双机协同攻击占位最优时间航路仿真见图6。两架协同机在最短时间内以预定态势同时抵达各自占位点，实现协同攻击占位决策指定的双机协同占位终端态势。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1:对于双机协同攻击中的每一架飞机，确定其从当前坐标位置以预定终端态势抵达占位点的飞行航路方案为二次转弯航路方案；所述二次转弯航路方案分为以下四种方案：左转沿切线直飞后右转、左转沿切线直飞后左转、右转沿切线直飞后右转和右转沿切线直飞后左转；且二次转弯航路方案中的转弯半径取我方该飞机的最小转弯半径；

对于双机协同攻击中的每一架飞机，分别通过以下过程计算得到采用四种方案分别完成飞行航路所耗费的时间：

步骤1.1：根据我方飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，目标飞机当前时刻的速度、航向、坐标位置，由外部的攻击占位决策模块给出的预定终端态势，以及所选择的二次转弯航路方案，通过黄金分割法得到满足预定终端态势要求的飞行航路，并得到我方飞机完成飞行航路所耗费的时间；

步骤1.2：重复步骤1.1，得到四种二次转弯航路方案所对应的耗费时间，取其中最小耗费时间对应的二次转弯航路方案为我方该飞机的最优二次转弯航路方案；

步骤2：重复步骤1，得到双机协同攻击中的我方每架飞机完成最优二次转弯航路方案的耗费时间；

步骤3：以步骤2得到的我方两架飞机对应的耗费时间中的大值为基准，延长小值对应的最优二次转弯航路方案中的航路，直至两架飞机对应的耗费时间相同。

2.根据权利要求1所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：步骤3中采用增大转弯半径法和/或调整起始点航向法来延长航路。

3.根据权利要求2所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：所述增大转弯半径法指保持所选择的最优二次转弯航路方案不变，增加方案中转弯半径。

4.根据权利要求2所述一种一双机协同攻击占位最优时间引导方法，其特征在于：所述调整起始点航向法采用以下过程：

在一次转弯圆弧上寻找调整点，所述调整点处的速度方向与终止点的速度方向相反；在调整点处沿其速度方向延长航程，在终止点处沿其速度反向延长航程，两者之间采用最优二次转弯航路方案；ΔL为步骤3中我方两架飞机的耗费时间差值对应的航程。