CN114508966A - 一种地空联合多层次拦截的随行防御系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，包括指挥控制车、电磁对抗车、激光防御车、动能拦截车和诱饵掩护车；本发明建立了一套在行进过程中对目标进行随行防御的系统，基于频谱侦测、雷达探测分辨、光学探测等多种探测手段的特点和限制，针对低空目标的特点，建立了一套地空联合一体的多手段联合的探测分辨系统，提供了一种多层次拦截的随行防御系统的多源探测融合算法，实现了对“低慢小”、“蜂群”等空中目标全覆盖探测和精准识别；基于频谱干扰设备、微波设备、激光武器设备、动能拦截器和主动拒止设备的作战优势和特点，建立了多手段联合反低空目标的体系，有力补强了低空防御的处置能力。

Description

一种地空联合多层次拦截的随行防御系统

技术领域

本发明涉及防御技术领域，具体涉及一种地空联合多层次拦截的随行防御系统。

背景技术

现有防御系统主要针对单波次飞航导弹的拦截，且一般为固定阵地部署，监测保护范围有限，且对于保护设施路途行进中的防御缺乏有效手段。

近年来兴起采用低慢小飞行器进行情报侦察，低慢小飞行器是指轻型无人机、航模、多旋翼无人机、固定翼无人机、无人直升机，这类低慢小飞行器一般具有发现难，预警时间短等特点，针对这类低慢小蜂群飞行器，现有防御系统探测手段较为单一，一般为单纯雷达探测，对其分辨能力较差；现有防御方式一般为导弹+火炮的处置方式，处置成本较高，处置结果不托底；并且防御系统防御预警链路较长，针对近距离突袭目标反应不及时，难以起到有效防御。

现有针对空中低小慢目标的信息融合技术应用较为广泛，但大多融合算法是对同类探测器的探测信息进行融合，难以结合各类探测器的优势得到最优的探测结果，为了更精准的计算目标特征信息，需要一种新的目标信息融合算法，融合不同探测器得到的不同维度的特征信息，得到最优的融合解。

总的来说，基于低空反蜂群防护作战的背景，现有的防御系统无法满足多种战术防御需求。

发明内容

针对上述的现有技术缺陷，本发明提出了一种地空联合一体的多层次拦截的随行防御系统，建立了一套多手段联合的探测分辨系统，实现了对“低慢小”、“蜂群”等空中目标全覆盖探测和精准识别，并且基于频谱干扰设备、微波设备、激光武器设备、动能拦截器和主动拒止设备的作战优势和特点，建立了多手段联合反低空目标的体系，有力补强了低空防御的处置能力。

本发明方案为：一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，包括指挥控制车、电磁对抗车、激光防御车、动能拦截车和诱饵掩护车，所述五种车上均设有供配电设备，每个车上的设备均与该车的供配电设备连接实现供电；

指挥控制车作为随行防御系统的指控中心，包括指挥控制设备、无线通信基站、光电侦查设备、频谱侦测设备和主动拒止设备，所述指挥控制设备与同车的其他设备之间通过有线方式或无线通信基站转发进行通讯；

电磁对抗车作为全系统唯一的主动辐射源车辆，包括目标指示雷达、电子干扰设备、雷达侦测无人机、微波毁伤无人机等设备组成，各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；雷达侦测无人机、微波毁伤无人机起飞后，将侦测数据通过无线信号传递给指挥控制车的无线通信基站，再传递给指挥控制中心的指挥设备，实现地空数据交互和指挥；

激光防御车作为中远距离主要毁伤武器系统，包括高功率激光源、光电跟瞄设备、半主动跟踪雷达和近距拦截器；各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；光电跟瞄设备接收半主动跟踪雷达的目标初步指示信息，对目标进行精准跟踪；

动能拦截车作为近距离主要毁伤武器系统，包括近距拦截器、激光照射器和地面警戒无人机；各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；近距拦截器起飞后，通过无线数据链接收激光照射器给出的目标指示信息，来修正自身飞行的轨迹；

诱饵掩护车作为随行防御系统里面诱导设备，包括源雷达诱饵、红外干扰设备和烟幕弹；各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；

所述指挥控制设备通过通讯模块可与其他车上的设备进行通讯，并通过发布控制指令控制工作；

所述地空联合多层次拦截的随行防御系统采用多源探测融合算法，包括以下步骤：

S1、通过多源探测器对运动目标进行探测，获取不同特征信息；

探测方式包括多普勒雷达探测、雷达成像探测、光学探测、红外探测；

具体的，雷达侦查无人机和地面目标指示雷达利用多普勒雷达探测主要获取目标方位、速度等信息；电磁对抗车上目标指示雷达利用雷达成像探测主要获取目标航迹、目标远距离大致轮廓等信息；指挥控制车上光电侦查设备利用光学探测主要获取目标近距离轮廓、形状等特征信息，指挥控制车上光电侦查设备利用红外探测主要获取目标红外辐射特征信息。

探测器根据各自特点进行目标判断计算，结合目标库的各类特征信息，各自传感器依靠自身处理器，进行目标的分析预判；

S2、目标信息通过无线通信，传输到指挥控制车上的指挥控制设备，进行多元目标信息融合处理，得到最终的目标指引信息，用作拦截打击的依据；多元目标信息融合处理具体包括如下步骤：

S21、目标区分算法；

U1＝[a1,a2,a3,a4,...an]；

U2＝[b1,b2,b3,b4,...bn]；

U3＝[c1,c2,c3,c4,...cn]；

U4＝[d1,d2,d3,d4,...dn]；

X＝[a1,a2,a3,a4,...an,b1,b2,b3,b4,...bn,c1,c2,c3,c4,...cn,d1,d2,d 3,d4,...dn]

U1，U2，U3，U4分别为四种探测方式得到的信息矩阵；

X为四种探测方式得到的所有信息的矩阵；

S22、将每一采样时刻的采样数据，按照特征进行类型划分，把待分析的探测数据分为m类，1＜m＜n；

S23、选择具有同类特征的数据进行映射泛化处理，得到探测信息函数 V＝[Vij|i＝1,2...,n,j＝1,2,...,s]，再提取出需要的特征种类；

S24、得到特征目标函数；

式中，m为特征的种类维数，μ_ik为每种特征的加权，d_ik表示特征节点与特征中心的欧式距离，其中c是从m个种类提取的有意义的特征种类的数量，1 ＜c＜m；

(d_ik)²＝||x_k-V_i||²，其中X_k为特征节点，是X矩阵中的第k项；v_i为中心节点，其初始值为赋予的经验值，后续用每一次计算得到的最优解迭代；

且

S25、构造出最优目标函数：

S26、得到全局最优解。

进一步的，所述指挥控制车中：无线通信基站作为中转基站，负责各无线通信设备间的信息快速接收与发送，指挥控制设备通过无线通讯基站与其他车上的设备进行通讯；

光电侦查设备主要包括激光、红外、可见光等高分辨侦查设备，对一定空域内进行侦查分辨，将侦查分辨结果发送给指挥控制设备；

频谱侦测设备是通过侦测一定空域范围内典型的通讯、控制信号频率，识别典型目标，将识别结果发送给指挥控制设备；

主动拒止设备包括微波拒止设备，基于上述的光电、频谱侦察信息，对疑似威胁进行告警，对于近距离非合作目标进行拒止压制。

进一步的，所述电磁对抗车中：目标指示雷达主要是运用多波速雷达对防御区域的目标进行搜索和初步识别，并将目标的运动信息和特征通过无线通讯传递给指挥控制车；电子干扰设备包括频谱干扰设备、导航定位干扰设备；频谱干扰设备发射特定波段的频谱，对无人机控制链路进行信息通道压制和频段干扰，使非合作无人机失去控制；导航定位干扰设备，制造虚拟GPS定位信息；多架雷达侦测无人机运用无人机携带的雷达，利用SAR/ISAR成像方式，对敌方密集作战群体进行远距离的高精度成像分辨；微波毁伤无人机利用无人机携带的微波毁伤装置，对敌方目标发射高功率能量波速，使敌方目标电子设备和元器件毁伤。所述目标指示雷达采用脉冲多普勒体制对来袭集群目标进行搜索，形成初始目标指示信息；微波毁伤无人机通过分布式相参合成，对满足交会条件的巡航导弹目标进行高功率微波毁伤，对无人机目标进行跟随式毁伤。

进一步的，所述激光防御车中：半主动跟踪雷达通过接受目标的回波信号，跟踪在打击范围内的数个目标，并对目标进行较为精准的角度和位置测量；光电跟瞄设备通过高分辨率的光学设备跟踪锁定待打击目标，对某一打击特点进行连续跟踪锁定，为激光光源提供打击点的高精度跟踪和锁定；高功率激光源发射高功率激光波束，对敌方目标进行导引头致炫、关重部件的打击；近距拦截器为动能拦截设备，发射近距拦截器，对目标进行动能毁伤。

进一步的，所述动能拦截车中：近距拦截器携带几十到数百枚动能拦截器，对动能拦截车1-2km范围内的目标进行动能拦截；激光照射器照射在目标上，给动能拦截器作为目标导引指示；地面警戒无人机工作时，在车队四周巡逻警戒，监测整个车队的态势环境。

进一步的，所述诱饵掩护车中：有源雷达诱饵模拟系统内的雷达辐射频率；红外干扰设备模拟被保护设施的红外目标特性；烟幕弹对保护目标散布烟幕，使敌方飞弹和无人机光学导引头失效。

进一步的，所述动能拦截器为基于头部偏转的动能拦截器，从前至后依次包括导引舱、仪器舱、动能作战舱和尾段串联，头锥舱内部安装一体化综控机和电池，舱段内设置的各电气单机通过供电电缆与电池相连，通过控制电缆传递数据信息；

导引舱后端安装头部偏转机构，一体化综控机舵控模块发送偏转指令，通过控制电缆传输给头部偏转机构，头部偏转机构按照指令在俯仰和偏航方向进行偏转，提供侧向气动能力，连接处有柔性蒙皮，保证头部偏转时头部与仪器舱的连接。

进一步地，上述的一种多层次拦截防御系统的多源探测融合算法，所述步骤S23中，需要的特征种类是指，根据当前具体条件(环境、设备状况等)，人为剔除部分参考价值不高的探测数据，保留具有价值的数据，得到需要的探测信息；设定好某种环境下需要剔除的数据，以后在此同种环境中即可套用此设定。

进一步地，上述的一种多层次拦截防御系统的多源探测融合算法，所述步骤S25中，构造的最优目标函数为：

根据探测融合的经验，和大量的试验和算例验证，最优目标函数取值与同特征探测数据的不同欧氏距离相关，欧式距离对应的是每类探测数据的平均误差均值，误差均值接近，目标函数代表的加权值越高。

所述步骤S26中，全局最优解为：

与现有技术相比本发明具有如下有益效果:

本发明建立了一套在行进过程中对目标进行随行防御的系统，基于频谱侦测、雷达探测分辨、光学探测等多种探测手段的特点和限制，针对低空目标的特点，建立了一套地空联合一体的多手段联合的探测分辨系统，实现了对“低慢小”、“蜂群”等空中目标全覆盖探测和精准识别；基于频谱干扰设备、微波设备、激光武器设备、动能拦截器和主动拒止设备的作战优势和特点，建立了多手段联合反低空目标的体系，有力补强了低空防御的处置能力。

且本发明提供了一种多层次拦截防御系统的多源探测融合算法，能对各类探测器的探测信息进行融合，进行更多元的特征融合选取，且在相同特征上，能更接近于最优探测值，从而更易对目标进行探测识别。

选取的典型特征通过本发明的融合算法对数据进行处理后，更接近于真实值。本发明能补充多普勒雷达探测所没的探测领域功能；相比于光学探测，可以更大探测范围的补充探测数据，提前进行目标识别；相比于雷达成像探测，可以补充目标角度信息。相比于红外探测，可以补充目标角度信息。

附图说明

图1为本发明随行防御系统组成结构图。

图2为本发明多源探测及信息处理流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行进一步说明。

本发明地空联合多层次拦截的随行防御系统从组成上包括五种功能的车，分别是指挥控制车、电磁对抗车、激光防御车、动能拦截车和诱饵掩护车，所述五种车上均设有供配电设备，每个车上的设备均与该车的供配电设备连接实现供电。

指挥控制车作为随行防御系统的指控中心，主要设备有指挥控制设备、无线通信基站、光电侦查设备、频谱侦测设备和主动拒止设备等；指挥控制设备主要负责整个车队的指挥控制、目标分析与态势生成、作战规划等功能；无线通信基站主要是负责各无线通信设备(包括超短波电台通信、卫星通信、无线宽带通信、激光通信等)间的信息快速接收与发送，作为中转基站，加强通讯信号强度和速度。光电侦查设备主要是通过激光、红外、可见光等高分辨侦查设备，对一定空域内进行侦查分辨；频谱侦测设备是通过侦测一定空域范围内典型的通讯、控制信号频率，识别典型目标；主动拒止设备主要由微波拒止等设备组成，对于近距离非合作目标进行拒止压制。所述指挥控制设备与同车的其他设备之间通过有线方式或无线通信基站转发进行通讯。

电磁对抗车作为全系统唯一的主动辐射源车辆，进行主动雷达探测、频谱干扰，并作为雷达侦测无人机和微波无人机的装载和发射平台。主要由目标指示雷达、电子干扰设备、雷达侦测无人机、微波毁伤无人机等设备组成。各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；雷达侦测无人机、微波毁伤无人机起飞后，将侦测数据通过无线信号传递给指挥控制车的无线通信基站，再传递给指挥控制中心的指挥设备，实现地空数据交互和指挥。

目标指示雷达主要是运用多波速雷达对防御区域的目标进行搜索和初步识别，并将目标的运动信息和特征传递给指挥作战车，有效作用半径约20km，目标指示雷达能同时搜索跟踪不少于200个目标信息；电子干扰设备主要是频谱干扰设备、导航定位干扰设备。频谱干扰设备是发射特定波段的频谱(无人机控制典型频段)，如2.4MHZ、5.8MHZ，对无人机控制链路进行信息通道压制和频段干扰，使非合作无人机失去控制，或者采用导航定位干扰设备，制造虚拟GPS定位信息。雷达侦测无人机运用多架无人机携带的雷达，利用 SAR/ISAR成像方式，对敌方密集作战群体进行远距离的高精度成像分辨。微波毁伤无人机利用无人机携带的微波毁伤装置，对敌方目标发射高功率能量波速，使敌方目标电子设备和元器件毁伤。

激光防御车作为中远距离主要毁伤武器系统，主要由高功率激光源、光电跟瞄设备、半主动跟踪雷达、近距拦截器组成。高功率激光源发射高功率激光波束，对敌方目标进行导引头致炫、关重部件的打击；光电跟瞄设备通过高分辨率的光学设备跟踪锁定待打击目标，对某一打击特点进行连续跟踪锁定，为激光光源提供打击点的高精度跟踪和锁定；半主动跟踪雷达通过接受目标的回波信号，跟踪在打击市场范围内的数个目标，并对目标进行较为精准的角度和位置测量。近距拦截器为动能拦截设备，作为激光防御车的自我保护武器，当敌方目标对激光防御车造成威胁时，且在近距拦截器射程范围内，近距拦截器发射，对目标进行动能毁伤。各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；光电跟瞄设备接收半主动跟踪雷达的目标初步指示信息，对目标进行精准跟踪。

动能拦截车作为近距离主要毁伤武器系统，主要由近距拦截器、激光照射器和地面警戒无人机组成。近距拦截器携带几十到数百枚动能拦截器，对动能拦截车1～2km范围内的目标进行动能拦截，起到区域保护的目的。激光照射器照射在目标上，给动能拦截器作为目标导引指示；近距拦截器起飞后，通过无线数据链接收激光照射器给出的目标指示信息，来修正自身飞行的轨迹；地面警戒无人机工作时，在车队四周巡逻警戒，监测整个车队的态势环境。各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；

本实施例中的动能拦截器为基于头部偏转的动能拦截器，从前至后依次包括导引舱、仪器舱、动能作战舱和尾段串联，头锥舱内部安装一体化综控机和电池，舱段内设置的各电气单机通过供电电缆与电池相连，通过控制电缆传递数据信息；导引舱后端安装头部偏转机构，一体化综控机舵控模块发送偏转指令，通过控制电缆传输给头部偏转机构，头部偏转机构按照指令在俯仰和偏航方向进行偏转，提供侧向气动能力，连接处有柔性蒙皮，保证头部偏转时头部与仪器舱的连接。

该拦截器采用电磁弹射，使拦截器在发射时因受力不均产生的姿态角偏差极大降低，并具有较高的出筒速度，不需要利用发动机加速；拦截器不使用发动机，采用大尾翼布局形式，提高拦截器横法向过载机动能力。通过头部偏转和空气舵联合作用，形成快速响应，具备较大的横法向过载能力，避免了由发动机引起的命中误差；拦截器上采用特殊动能毁伤装置，动能毁伤装置展开后直径约2m，增大了碰撞面积，从而进一步提高了命中概率。

诱饵掩护车作为随行防御系统里面诱导设备，在敌方目标突破所有拦截方式后，诱饵车主动对目标进行诱导致偏，主要由有源雷达诱饵、红外干扰设备和烟幕弹组成。有源雷达诱饵模拟系统内的雷达辐射频率，红外干扰设备模拟被保护设施的红外目标特性，烟幕弹对保护设施和高价值车辆散布烟幕，使敌方飞弹和无人机光学导引头失效。各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电。

所述地空联合多层次拦截的随行防御系统采用多源探测融合算法，包括以下步骤：

S1、通过多源探测器对运动目标进行探测，获取不同特征信息；

探测方式包括多普勒雷达探测、雷达成像探测、光学探测、红外探测；

如附图2所示，具体的，雷达侦查无人机和地面目标指示雷达利用多普勒雷达探测主要获取目标方位、速度等信息；电磁对抗车上目标指示雷达利用雷达成像探测主要获取目标航迹、目标远距离大致轮廓等信息；指挥控制车上光电侦查设备利用光学探测主要获取目标近距离轮廓、形状等特征信息，指挥控制车上光电侦查设备利用红外探测主要获取目标红外辐射特征信息。

探测器根据各自特点进行目标判断计算，结合目标库的各类特征信息，各自传感器依靠自身处理器，进行目标的分析预判；

S2、目标信息通过无线通信，传输到指挥控制车上的指挥控制设备，进行多元目标信息融合处理，得到最终的目标指引信息，用作拦截打击的依据；多元目标信息融合处理具体包括如下步骤：

S21、目标区分算法；

U1＝[a1,a2,a3,a4,...an]；

U2＝[b1,b2,b3,b4,...bn]；

U3＝[c1,c2,c3,c4,...cn]；

U4＝[d1,d2,d3,d4,...dn]；

X＝[a1,a2,a3,a4,...an,b1,b2,b3,b4,...bn,c1,c2,c3,c4,...cn,d1,d2,d 3,d4,...dn]

U1，U2，U3，U4分别为四种探测方式得到的信息矩阵；

X为四种探测方式得到的所有信息的矩阵；

S22、将每一采样时刻的采样数据，按照特征进行类型划分，把待分析的探测数据分为m类，1＜m＜n；

S23、选择具有同类特征的数据进行映射泛化处理，得到探测信息函数 V＝[Vij|i＝1,2...,n,j＝1,2,...,s]，再提取出需要的特征种类；

S24、得到特征目标函数；

式中，m为特征的种类维数，μ_ik为每种特征的加权，d_ik表示特征节点与特征中心的欧式距离，其中c是从m个种类提取的有意义的特征种类的数量，1 ＜c＜m；

(d_ik)²＝||x_k-V_i||²，其中X_k为特征节点，是X矩阵中的第k项；v_i为中心节点，其初始值为赋予的经验值，后续用每一次计算得到的最优解迭代；

且

S25、构造出最优目标函数：

S26、得到全局最优解。

步骤S23中，需要的特征种类是指，根据当前具体条件(环境、设备状况等)，人为剔除部分参考价值不高的探测数据，保留具有价值的数据，得到需要的探测信息；设定好某种环境下需要剔除的数据，以后在此同种环境中即可套用此设定。

步骤S25中，构造的最优目标函数为：

根据探测融合的经验，和大量的试验和算例验证，最优目标函数取值与同特征探测数据的不同欧氏距离相关，欧式距离对应的是每类探测数据的平均误差均值，误差均值接近，目标函数代表的加权值越高。

步骤S26中，全局最优解为：

通过融合算法计算出最优解之后(最优目标信息)，打击策略主要采用的是条件门限算法：主要按照距离作为门限，S为目标与系统间的距离；

接收到敌情信息后：

当10km≤S≤15km时，地面电磁对抗车上电子干扰设备开始工作；

当S≤10km时，激光武器开始对目标照射毁伤；

当微波毁伤无人机与目标距离S≤3km时，对目标进行微波毁伤；

当S≤2km时，动能拦截器对目标进行拦截毁伤；

当S≤200m时，释放烟雾弹，雷达和红外诱饵开始工作。

本发明提供的一种多层次拦截防御系统的多源探测融合算法，并不仅仅限制于三种或四种探测方式，更多种类的探测方式也可使用本发明的算法进行多源信息融合。

本发明地空联合一体的多层次拦截的随行防御系统的工作流程如下：

a.编队机动阶段

指挥控制车上的光电侦察设备、频谱侦测设备被动式工作，地面警戒无人机从动能拦截车升空侦察，对编队附近的地理环境、交通条件等进行立体式感知，实时重建战场数字地图；

指挥控制车基于高速无线通信网络，进行编队路径规划，并对各型车辆的行动实施动态控制，确保整个编队按照良好的构型行进；

指挥控制车基于光电、频谱侦察信息，对疑似威胁进行告警，并针对可能的空袭人员实施主动拒止。

b.探测工作阶段

指挥控制车接收上级指控低空目标预警信息，向电磁对抗车、激光作战车下发空地协同探测指令，若干架雷达侦察无人机从电磁对抗车发射升空；

电磁对抗车距离目标约20km时，目标指示雷达开机工作，采用脉冲多普勒体制对来袭集群目标进行搜索，形成初始目标指示信息；

雷达侦察无人机距离目标约15km时，基于地面雷达指示信息，进行W波段SAR/ISAR成像探测(飞行速度300m/s，合成孔径时间1s，单架瞬时视场4°、天线50×50mm、峰值功率700W)，通过多架无人机协同覆盖重点区域，对目标进行分选和识别；

激光防御车距离目标约10-15km时，半主动跟踪雷达、光电跟瞄设备协同工作，进一步确认目标，并对重点威胁目标实施跟踪；

指挥控制车接收多源探测信息，经高速融合处理得到精确目标指示、完成目标威胁判断、生成实时战场态势。

c.防御工作阶段

指挥控制车根据统一战场态势、目标威胁等级和指示信息进行作战任务规划，完成作战任务扇区划分、目标分配和防御筹划，向电磁对抗车、激光防御车、动能拦截车、诱饵掩护车下发防御任务；

微波毁伤无人机交会对接：10-20架小型微波毁伤无人机从电磁对抗车集群发射，升空后快速完成交会对接，形成具有超大合成孔径的组合式无人机；

地面远距离干扰压制：电磁对抗车距离目标20km时，利用车载干扰机发射多频段阻塞式压制干扰信号，干扰阻断集群目标数据传输、卫星导航等信息链路，破坏目标集群协同空袭能力；

多样式激光防御：激光防御车距离目标10-15km时，静默工作的半主动雷达引导ATP，对巡航导弹和无人机等目标进行瞄准，利用高功率激光致眩巡航导弹、无人机光学侦察设备，并通过持续照射实现对目标硬毁伤；

抵近式微波毁伤：组合式无人机距离目标3km时，通过分布式相参合成，对满足交会条件的巡航导弹目标进行高功率微波毁伤，对无人机目标进行跟随式毁伤；

协同式动能拦截：针对突防的巡航导弹、无人机目标，多枚近距拦截器从动能拦截车集群发射，密集编队飞行，利用张开的翼面扩大拦截面积，基于车载激光照射器进行激光半主动精确制导，在距离动能拦截车约2km处对目标进行高可靠动能拦截；未与目标交会的拦截器继续巡飞，对其它目标进行多波次拦截；激光防御车配备若干枚拦截器进行自卫；

末段诱偏掩护：在被保护设施附近布置最后一道防线，当目标接近被保护设施时，诱饵掩护车适时释放烟幕弹、红外干扰弹，车载有源雷达诱饵、红外干扰机开机工作，对目标实施诱偏，确保绝对安全。

Claims (10)

1.一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，包括指挥控制车、电磁对抗车、激光防御车、动能拦截车和诱饵掩护车，所述五种车上均设有供配电设备，每个车上的设备均与该车的供配电设备连接实现供电；

指挥控制车作为随行防御系统的指控中心，包括指挥控制设备、无线通信基站、光电侦查设备、频谱侦测设备和主动拒止设备，所述指挥控制设备与同车的其他设备之间通过有线方式或无线通信基站转发进行通讯；

电磁对抗车作为全系统唯一的主动辐射源车辆，包括目标指示雷达、电子干扰设备、雷达侦测无人机和微波毁伤无人机，各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；雷达侦测无人机、微波毁伤无人机起飞后，将侦测数据通过无线信号传递给指挥控制车的无线通信基站，再传递给指挥控制中心的指挥设备，实现地空数据交互和指挥；

激光防御车作为中远距离主要毁伤武器系统，包括高功率激光源、光电跟瞄设备、半主动跟踪雷达和近距拦截器；各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；光电跟瞄设备接收半主动跟踪雷达的目标初步指示信息，对目标进行精准跟踪；

动能拦截车作为近距离主要毁伤武器系统，包括近距拦截器、激光照射器和地面警戒无人机，各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；近距拦截器起飞后，通过无线数据链接收激光照射器给出的目标指示信息，来修正自身飞行的轨迹；

诱饵掩护车作为随行防御系统里面诱导设备，包括有源雷达诱饵、红外干扰设备和烟幕弹，各设备均与供配电设备通过供电线连接，供配电设备负责车上所有设备供电；

所述指挥控制设备通过通讯模块可与其他车上的设备进行通讯，并通过发布控制指令控制工作；

所述地空联合多层次拦截的随行防御系统采用多源探测融合算法，包括以下步骤：

S1、通过多源探测器对运动目标进行探测，获取不同特征信息；

探测方式包括多普勒雷达探测、雷达成像探测、光学探测、红外探测；

S2、进行多元目标信息融合处理，具体包括如下步骤：

S21、目标区分算法；

U1＝[a1,a2,a3,a4,...an]；

U2＝[b1,b2,b3,b4,...bn]；

U3＝[c1,c2,c3,c4,...cn]；

U4＝[d1,d2,d3,d4,...dn]；

X＝[a1,a2,a3,a4,...an,b1,b2,b3,b4,...bn,c1,c2,c3,c4,...cn,d1,d2,d3,d4,...dn]

U1，U2，U3，U4分别为四种探测方式得到的信息矩阵；

X为四种探测方式得到的所有信息的矩阵；

S22、将每一采样时刻的采样数据，按照特征进行类型划分，把待分析的探测数据分为m类，1＜m＜n；

S23、选择具有同类特征的数据进行映射泛化处理，得到探测信息函数V＝[Vij|i＝1,2...,n,j＝1,2,...,s]，再提取出需要的特征种类；

S24、得到特征目标函数；

式中，m为特征的种类维数，μ_ik为每种特征的加权，d_ik表示特征节点与特征中心的欧式距离，其中1＜c＜m；

(d_ik)²＝||x_k-V_i||²，其中X_k为特征节点，是X矩阵中的第k项；v_i为中心节点，其初始值为赋予的经验值，后续用每一次计算得到的最优解迭代；且

S25、构造出最优目标函数：

S26、得到全局最优解。

2.根据权利要求1所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述指挥控制车中：

无线通信基站作为中转基站，负责各无线通信设备间的信息快速接收与发送，指挥控制设备通过无线通讯基站与其他车上的设备进行通讯；

光电侦查设备主要包括激光、红外、可见光等高分辨侦查设备，对一定空域内进行侦查分辨，将侦查分辨结果发送给指挥控制设备；

频谱侦测设备是通过侦测一定空域范围内典型的通讯、控制信号频率，识别典型目标，将识别结果发送给指挥控制设备；

主动拒止设备包括微波拒止设备，基于上述的光电、频谱侦察信息，对疑似威胁进行告警，对于近距离非合作目标进行拒止压制。

3.根据权利要求1所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述电磁对抗车中：

目标指示雷达主要是运用多波速雷达对防御区域的目标进行搜索和初步识别，并将目标的运动信息和特征通过无线通讯传递给指挥控制车；

电子干扰设备包括频谱干扰设备、导航定位干扰设备；频谱干扰设备发射特定波段的频谱，对无人机控制链路进行信息通道压制和频段干扰，使非合作无人机失去控制；导航定位干扰设备，制造虚拟GPS定位信息；

多架雷达侦测无人机运用无人机携带的雷达，利用SAR/ISAR成像方式，对敌方密集作战群体进行远距离的高精度成像分辨；

微波毁伤无人机利用无人机携带的微波毁伤装置，对敌方目标发射高功率能量波速，使敌方目标电子设备和元器件毁伤。

4.根据权利要求3所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述目标指示雷达采用脉冲多普勒体制对来袭集群目标进行搜索，形成初始目标指示信息。

5.根据权利要求3所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，微波毁伤无人机通过分布式相参合成，对满足交会条件的巡航导弹目标进行高功率微波毁伤，对无人机目标进行跟随式毁伤。

6.根据权利要求1所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述激光防御车中：

半主动跟踪雷达通过接受目标的回波信号，跟踪在打击范围内的数个目标，并对目标进行较为精准的角度和位置测量；

光电跟瞄设备通过高分辨率的光学设备跟踪锁定待打击目标，对某一打击特点进行连续跟踪锁定，为激光光源提供打击点的高精度跟踪和锁定；

高功率激光源发射高功率激光波束，对敌方目标进行导引头致炫、关重部件的打击；

近距拦截器为动能拦截设备，发射近距拦截器，对目标进行动能毁伤。

7.根据权利要求1所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述动能拦截车中：

近距拦截器携带几十到数百枚动能拦截器，对动能拦截车1-2km范围内的目标进行动能拦截；

激光照射器照射在目标上，给动能拦截器作为目标导引指示；

地面警戒无人机工作时，在车队四周巡逻警戒，监测整个车队的态势环境。

8.根据权利要求1所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述诱饵掩护车中：

有源雷达诱饵模拟系统内的雷达辐射频率；

红外干扰设备模拟被保护设施的红外目标特性；

烟幕弹对保护目标散布烟幕，使敌方飞弹和无人机光学导引头失效。

9.根据权利要求7所述的一种地空联合多层次拦截的随行防御系统，其特征在于，所述动能拦截器为基于头部偏转的动能拦截器，从前至后依次包括导引舱、仪器舱、动能作战舱和尾段串联，头锥舱内部安装一体化综控机和电池，舱段内设置的各电气单机通过供电电缆与电池相连，通过控制电缆传递数据信息；

导引舱后端安装头部偏转机构，一体化综控机舵控模块发送偏转指令，通过控制电缆传输给头部偏转机构，头部偏转机构按照指令在俯仰和偏航方向进行偏转，提供侧向气动能力，连接处有柔性蒙皮，保证头部偏转时头部与仪器舱的连接；

所述动能作战舱通过中心主轴与仪器舱连接，中心主轴内部安装电推力杆，中心主轴外安装动能拦截折叠杆，采用三段折叠方式，折叠杆折叠后放置在弹体表面。

10.根据权利要求1所述的一种多层次拦截防御系统的多源探测融合算法，其特征在于，所述步骤S25中，构造的最优目标函数为：

所述步骤S26中，全局最优解为：

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