RU2690234C1 - Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets - Google Patents

Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets Download PDF

Info

Publication number
RU2690234C1
RU2690234C1 RU2018125650A RU2018125650A RU2690234C1 RU 2690234 C1 RU2690234 C1 RU 2690234C1 RU 2018125650 A RU2018125650 A RU 2018125650A RU 2018125650 A RU2018125650 A RU 2018125650A RU 2690234 C1 RU2690234 C1 RU 2690234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
targets
interceptor
interceptors
interception
target
Prior art date
Application number
RU2018125650A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Степанович Верба
Илья Русланович Загребельный
Владимир Иванович Меркулов
Денис Александрович Миляков
Андрей Сергеевич Пляшечник
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" filed Critical Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега"
Priority to RU2018125650A priority Critical patent/RU2690234C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690234C1 publication Critical patent/RU2690234C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22Homing guidance systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: invention relates to aircraft control systems and can be used in a complex of functional programs for control and guidance of aircraft systems for assigning targets to interceptors when aircraft groups are confronted. Disclosed method enables to determine purpose of targets for interceptors in a group confrontation. Method is based on using an interception efficiency functional. Functional is determined for each pair of "interceptor-target" and takes into account both time and energy costs for interception. Then among a certain class of trajectories one is selected, which ensures minimum of specified functional at fulfillment of restrictions on maximum speed and acceleration of interceptor. Intercept matrix is composed of obtained minimum values of functionals. For important purposes, probability of interception of a target by one interceptor is determined and required probability of their interception is set. Required number of interceptors for each of the important targets is determined based on the required probability of their destruction. Then, such distribution of targets by interceptors is sought, which minimizes total quality functional and which provides required probability of interception of important targets. Depending on the number of interceptors, the minimization problem is formulated either as an assignment problem with an interception matrix or with some other matrix obtained from an interception matrix, or in the form of a problem of searching for a minimum value flow in a graph. Solving this task determines assignment of targets to interceptors together with corresponding trajectories of interception.EFFECT: technical result is providing automatic optimum assignment of targets to interceptors based on priority of targets.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления летательными аппаратами (ЛА) и может быть использовано в комплексе функциональных программ управления и наведения ЛА авиационных комплексов для назначения целей перехватчикам при противостоянии групп ЛА.The invention relates to aircraft control systems (LA) and can be used in a complex of functional control and guidance programs for aircraft systems for assigning targets to interceptors while confronting aircraft groups.

Анализ особенностей ведения боевых действий в рамках стратегии бесконтактных сетецентрических войн [1] свидетельствует о том, что основным видом воздушно-космического противоборства является групповое применение как средств нападения, так и защиты. В связи с этим оценка возможностей группы ЛА по решению задач группового боестолкновения является весьма актуальной.An analysis of the characteristics of the conduct of hostilities within the framework of the strategy of contactless network-centric wars [1] suggests that the main type of aerospace confrontation is group use of both means of attack and defense. In this regard, the assessment of the capabilities of the group of LA to solve the problems of group fighting is very important.

В аналогах [2, 3] предлагаемого изобретения в основном рассматривается выбор целей, наилучших для перехвата, исходя из решения очень сложной задачи нелинейного целочисленного программирования на основе расчета вероятностей поражения отдельных целей отдельными объектами. Способ назначения различных i-х типов оружия

Figure 00000001
на j-е цели
Figure 00000002
, изложенный в [2], основан на задании вероятностей поражения каждой цели каждым типом оружия. Для всякого возможного назначения типов оружия на цели определяют вероятность их выживания. Выбирают такое назначение xij, которое минимизирует ожидаемую суммарную опасностьThe analogues [2, 3] of the present invention mainly consider the selection of targets that are best for interception, based on solving a very complex nonlinear integer programming problem based on the calculation of the probabilities of hitting individual targets by individual objects. The method of assigning various types of weapons
Figure 00000001
on the jth goal
Figure 00000002
, stated in [2], is based on the task of probabilities of hitting each target with each type of weapon. For any possible assignment of types of weapons on targets determine the probability of their survival. Choose an assignment x ij that minimizes the expected total hazard.

Figure 00000003
Figure 00000003

непораженных целей, гдеunaffected targets where

Vj - коэффициент опасности j-й цели,V j is the hazard coefficient of the jth goal,

qij - вероятность выживания j-й цели при использовании i-го типа оружия,q ij - the probability of survival of the j-th target when using the i-th type of weapon,

xij - количество экземпляров i-го типа оружия, назначенных на j-ю цель.x ij is the number of copies of the i-th type of weapon assigned to the j-th target.

С математической точки зрения такая задача представляет собой сложную задачу нелинейного целочисленного программирования. Нахождение ее точного решения практически невозможно уже при рассмотрении двух десятков объектов [2].From a mathematical point of view, such a task is a complex nonlinear integer programming problem. Finding its exact solution is almost impossible when considering two dozen objects [2].

При целераспределении по маневрирующим целям необходимо знать время жизни гипотез изменения скорости цели (обычно несколько секунд). По истечении этого интервала необходимо снова решить задачу целераспределения и сформулировать сопутствующий закон управления.When targeting to maneuvering targets, it is necessary to know the lifetime of the hypotheses of changing the target speed (usually a few seconds). After this interval, it is necessary to solve the problem of target distribution again and formulate the accompanying control law.

Кроме того, среди целей некоторые могут быть очень важными, их требуется уничтожить с достаточно высокой степенью вероятности.In addition, among the goals, some can be very important, they need to be destroyed with a fairly high degree of probability.

Целью предлагаемого изобретения является разработка более простого способа целераспределения в групповом противоборстве, эффективность которого определяется с учетом выполнения реальных ограничений на перехват в процессе полета на выбранную для поражения цель. Этот способ должен учитывать возможность наличия важных целей, которые необходимо перехватить с высокой степенью вероятности.The aim of the invention is to develop a simpler method of target distribution in a group confrontation, the effectiveness of which is determined by taking into account the fulfillment of the real limits on interception during the flight to the target chosen for the defeat. This method should take into account the possibility of having important targets that need to be intercepted with a high degree of probability.

В качестве прототипа был выбран способ целераспределения, изложенный в работе [4], в котором все цели предполагаются равнозначными.As a prototype, a target distribution method was chosen, which was set forth in [4], in which all goals are assumed to be equivalent.

Специфика решаемой задачи предопределяет необходимость учета как временных, так и энергетических затрат на выполнение перехвата.The specifics of the problem being solved predetermines the need to take into account both the time and energy costs of intercepting.

Предлагаемый в прототипе подход к формированию предполагаемой траектории перехвата, учитывающий эти требования, основан на использовании функционалаProposed in the prototype approach to the formation of the proposed trajectory of interception, taking into account these requirements, based on the use of functional

Figure 00000004
Figure 00000004

временных и энергетических затрат на перехват для каждой пары перехватчика с номером n и цели с номером m, гдеtime and energy costs for interception for each pair of interceptor with the number n and the target with the number m, where

Т - полное время полета перехватчика по траектории,T is the total flight time of the interceptor along the path,

K - постоянный коэффициент, выбираемый из соображений баланса между временем перехвата и затратами на полет с ускорением,K is a constant coefficient chosen for reasons of balance between the time of interception and the cost of flight with acceleration,

J - вектор ускорения перехватчика,J is the interceptor acceleration vector,

t - время действия ускорения.t is the acceleration time.

В (2) второе слагаемое учитывает затраты на формирование управляющего сигнала перехватчика.In (2), the second term takes into account the costs of generating the interceptor control signal.

По минимуму этого функционала, найденному среди определенного класса траекторий, строится матрица эффективности перехвата, процедура построения которой приведена ниже. На основе полученной матрицы при помощи известного алгоритма находится оптимальное распределение, обеспечивающее минимум суммарного функционала качестваBased on the minimum of this functional, found among a certain class of trajectories, an interception efficiency matrix is constructed, the procedure for constructing which is given below. On the basis of the obtained matrix with the help of a known algorithm, the optimal distribution is found, ensuring a minimum of the total quality functional.

Figure 00000005
Figure 00000005

среди всех возможных назначений m(n) целей перехватчикам.among all the possible assignments of m (n) targets to interceptors.

Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в возможности автоматического оптимального назначения целей перехватчикам с учетом приоритета целей, что снижает информационную нагрузку на операторов (штурманов наведения).The technical result that can be obtained from the use of the present invention is the ability to automatically optimally assign targets to interceptors, taking into account the priority of targets, which reduces the information load on the operators (navigators pointing).

Заявленный технический результат, который может быть получен от реализации предлагаемого технического решения, достигается тем, что решается задача поиска оптимального значения суммарного функционала качества, основанного на временных и энергетических затратах с учетом реальных ограничений на возможности перехватчиков.The stated technical result, which can be obtained from the implementation of the proposed technical solution, is achieved by solving the problem of finding the optimal value of the total quality function, based on time and energy costs, taking into account the real limitations on the ability of interceptors.

Возможность достижения технического результата обусловлена следующими причинами:The possibility of achieving a technical result is due to the following reasons:

- индивидуальный функционал эффективности перехвата (2) для каждой пары перехватчик-цель основывается на рассмотрении временных и энергетических затрат с учетом реальных ограничений на возможности перехватчиков;- the individual functional efficiency of interception (2) for each pair of interceptor-goal is based on the consideration of time and energy costs, taking into account the real limitations on the capabilities of interceptors;

- задача поиска минимального значения функционала перехвата (2) сводится к задаче поиска корней многочлена, способ решения которой известен [5];- the task of finding the minimum value of the interception functional (2) is reduced to the problem of finding the roots of a polynomial, the solution of which is known [5];

- в зависимости от соотношения количеств целей и перехватчиков, а также от требований в вероятностям перехвата важных целей, задача поиска минимума суммарного функционала эффективности перехвата (3) сводится либо «задаче о назначениях» [6], которая эффективно решается «венгерским алгоритмом» [6], либо к более сложной задаче о нахождении минимального потока в сети [7, 8], которая может быть решена при умеренном количестве целей.- depending on the ratio of the number of targets and interceptors, as well as the requirements in the probabilities of interception of important targets, the task of finding the minimum of the total functional of interception efficiency (3) is reduced to either the assignment task [6], which is effectively solved by the Hungarian algorithm [6 ], or to the more complex problem of finding the minimum flow in the network [7, 8], which can be solved with a moderate number of goals.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в разработке принципиально нового способа автоматического назначения группы целей группе перехватчиков, при котором заранее выбранный функционал качества (2), учитывающий как временные, так и энергетические затраты на выполнение перехвата, вычисляют для каждой пары перехватчик-цель, затем ищут его минимум среди заданного класса траекторий с учетом заданных ограничений на скорости и ускорения перехватчиков, после чего целераспределение определяется решением «задачи о назначениях» [6] или решением задачи о нахождении минимального потока в сети [7, 8].The essence of the invention is to develop a fundamentally new way of automatically assigning a group of targets to an interceptor group, in which a pre-selected quality functional (2), taking into account both time and energy costs for interception, is calculated for each pair of interceptor-target, then looking for its minimum among a given class of trajectories, taking into account the given restrictions on the speed and acceleration of interceptors, after which the target distribution is determined by solving the “assignment problem” [6] or solving the problem of finding the minimum flow in the network [7, 8].

В решаемой задаче для группы, состоящей из N произвольно расположенных перехватчиков и М целей, необходимо назначить n-му

Figure 00000006
перехватчику m-ю
Figure 00000007
цель, наилучшую по минимуму суммарного функционала эффективности перехвата (3), в котором In,m представляет собой функционал, соответствующий траектории перехвата n-м перехватчиком m-й цели. Минимизация функционала (3) производится по всем возможным назначениям m(n) n-го перехватчика на m-ю цель, удовлетворяющим определенным условиям. Эти условия позволяют учесть важность целей следующим образом. Будем рассматривать один из самых простых способов, когда для важной цели с номером m задается требуемая вероятность ее поражения Qm. Также для важной цели с номером m предполагается известной вероятность Pm ее поражения отдельным перехватчиком, определяемая соотношение ЛТХ самолетов и оружия противоборствующих сторон [9, 10]. Будем считать, что вероятности перехвата цели отдельными перехватчиками независимы друг от друга. Тогда размер km группы перехватчиков, реализующих общую вероятность поражения не менее требуемой, определяется из условияIn the problem to be solved, for the group consisting of N randomly located interceptors and M targets, it is necessary to assign the n-th
Figure 00000006
interceptor mth
Figure 00000007
the goal is the best in the minimum of the total interception efficiency functional (3), in which I n, m is a functional corresponding to the interception trajectory by the nth interceptor of the m-th target. The minimization of the functional (3) is performed according to all possible assignments m (n) of the n-th interceptor to the m-th target, satisfying certain conditions. These conditions make it possible to take into account the importance of the objectives as follows. We will consider one of the easiest ways, when for an important target with the number m we set the required probability of its defeat Q m . Also for an important goal with number m, it is assumed that the probability P m of its defeat is known as a separate interceptor, the defined ratio LTH of the aircraft and weapons of the opposing sides [9, 10]. We assume that the interception capability of the target by individual interceptors is independent of each other. Then the size k m of the group of interceptors, realizing the general probability of hitting not less than required, is determined from the condition

Figure 00000008
Figure 00000008

В соответствии с этими условиями, требуется, чтобы в искомом назначении m(n) на важную цель с номером m было назначено km перехватчиков. Предполагается, что общее число перехватчиков достаточно для обеспечения требуемой вероятности поражения для всех важных целей. Для оставшихся обычных целей требуется назначить по одному перехватчику для каждой цели, если имеется достаточное для этого количество перехватчиком, если же перехватчиков недостаточно, то каждому оставшемуся перехватчику назначается цель, при этом для некоторых целей перехватчики не будут назначены.In accordance with these conditions, it is required that k m interceptors be assigned to the important target with the number m in the desired assignment m (n). It is assumed that the total number of interceptors is sufficient to provide the required probability of hitting for all important purposes. For the remaining normal targets, it is required to assign one interceptor for each target, if there is a sufficient number of interceptors for it, if there are not enough interceptors, then a target is assigned to each remaining interceptor, while interceptors will not be assigned for some purposes.

Задача будет решаться при условии, что выполняются следующие допущения:The problem will be solved provided that the following assumptions are fulfilled:

- цели и перехватчики расположены в пространстве произвольно, имеют различные начальные скорости и направления полета;- targets and interceptors are randomly located in space, have different initial speeds and flight directions;

- перехватчики являются равнозначными;- Interceptors are equivalent;

- некоторые цели могут являться важными и должны быть уничтожены с вероятностью, не меньшей требуемой;- some targets may be important and must be destroyed with a probability not less than the required one;

- для важных целей заданы вероятности перехвата отдельными перехватчиками;- for important purposes, interception probabilities are set by individual interceptors;

- цели не маневрируют и летят с постоянными скоростями;- targets do not maneuver and fly at constant speeds;

- все перехватчики обладают достаточным запасом топлива;- all interceptors have sufficient fuel;

- траектория каждого перехватчика состоит из двух участков: на первом выполняется доворот на цель до требуемого угла упреждения с постоянным ускорением, а на втором - прямолинейный полет в упрежденную точку встречи;- the trajectory of each interceptor consists of two sections: on the first one, dovorot is performed on the target to the required lead angle with constant acceleration, and on the second - a straight flight to the pre-empt meeting point;

- заданы максимально допустимые значения скоростей и ускорений перехватчиков.- given the maximum allowable values of speeds and accelerations of interceptors.

Решение задачи будет состоять из следующих этапов.The solution of the problem will consist of the following steps.

1. На первом этапе выбирают класс траекторий, с помощью которых перехватчики должны перехватывать цели. На основе этого вычисляют индивидуальный функционал качества (2) перехвата для каждой пары «перехватчик-цель» с учетом заданных максимально допустимых значений скоростей и ускорений перехватчиков.1. At the first stage, the class of trajectories is selected, with the help of which interceptors should intercept targets. Based on this, an individual quality functional (2) of interception is calculated for each interceptor-target pair, taking into account the specified maximum allowable values of the speeds and accelerations of the interceptors.

2. На втором этапе решение задачи поиска минимума индивидуального функционала качества (2) сводят к решению нескольких задач минимизации с ограничениями типа равенств.2. At the second stage, the solution of the problem of finding the minimum of an individual quality functional (2) is reduced to solving several minimization problems with equality type constraints.

3. На третьем этапе в зависимости от количества целей и перехватчиков, а также от наличия важных целей, определяется тип задачи оптимизации и способ ее решения. Ее решение определяет назначение целей перехватчикам, обеспечивающее минимум суммарного функционала (3) в соответствии с видом поставленной задачи.3. At the third stage, depending on the number of targets and interceptors, as well as on the availability of important targets, the type of optimization problem and the method of its solution are determined. Its solution determines the purpose of the interceptors, providing a minimum of the total functionality (3) in accordance with the type of the task.

Первый этап проиллюстрирован фигурой 1. Выберем определенный перехватчик и определенную цель. В начальный момент перехватчик находится в точке А и летит со скоростью V0, а цель находится в точке В и летит со скоростью V. Предполагаемую траекторию перехвата, состоящую из двух участков, строят следующим образом: на первом участке перехватчик летит с постоянным ускорением J, выполняя доворот на цель, до момента t, когда перехватчик находится в точке С, а цель - в точке D, затем на втором участке перехватчик летит с постоянной скоростью до момента Т.The first stage is illustrated by figure 1. We select a specific interceptor and a specific target. At the initial moment, the interceptor is at point A and flies at speed V 0 , and the target is at point B and flies at speed V. The estimated trajectory of interception, consisting of two segments, is constructed as follows: in the first segment the interceptor flies with constant acceleration J, performing a dovorot on the target, until the moment t, when the interceptor is at point C, and the target is at point D, then in the second segment the interceptor flies at a constant speed until the moment T.

Условие перехвата в случае, когда перехватчик и цель летят с постоянными скоростями, заключается в том, что относительная скорость полета перехватчика направлена по линии визирования цели. Это означает, что в момент t окончания действия ускорения относительная скорость полета должна быть направлена по вектору

Figure 00000009
(фиг. 1). Тогда перехватчик и цель встретятся в точке Е. Если обозначить в момент t относительное положение цели
Figure 00000010
и относительную скорость перехватчика Vt, то из условия перехвата следует, что для некоторого τ≥0 выполнено rt = τVt.The intercept condition in the case where the interceptor and the target fly at constant speeds is that the relative speed of the interceptor’s flight is directed along the line of sight of the target. This means that at the time t of the end of the acceleration action the relative flight speed should be directed along the vector
Figure 00000009
(Fig. 1). Then the interceptor and the target will meet at point E. If we designate at the moment t the relative position of the target
Figure 00000010
and the interceptor's relative speed V t , it follows from the intercept condition that for some τ≥0, r t = τV t .

Здесь τ является интервалом времени между моментом окончания действия ускорения и моментом перехвата. Обозначив положение цели относительно перехватчика в начальный момент времени

Figure 00000011
, после выражения rt, Vt через начальные величины получим:Here τ is the time interval between the moment of termination of the acceleration and the moment of interception. Indicating the position of the target relative to the interceptor at the initial time
Figure 00000011
, after the expression r t , V t through the initial values we get:

Figure 00000012
Figure 00000012

Преобразовав (5), получимTransforming (5), we get

Figure 00000013
Figure 00000013

Сумма t+τ представляет собой полное время полета T. ТогдаThe sum t + τ represents the total flight time T. Then

Figure 00000014
Figure 00000014

Согласно принятым допущениям, скорость перехватчика Vt = V0+Jt в момент окончания действия ускорения не может превышать Vmax, а его ускорение - Jmax. Из (6) следует, что ограничение |J|≤Jmax определяет неравенствоAccording to the accepted assumptions, the interceptor speed V t = V 0 + Jt at the time of termination of the acceleration cannot exceed V max , and its acceleration - J max . From (6) it follows that the constraint | J | ≤J max defines the inequality

Figure 00000015
Figure 00000015

а ограничение |Vt|≤Vmax - неравенствоand the constraint | V t | ≤V max - inequality

Figure 00000016
Figure 00000016

приat

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Определив Jt из (6) и подставив в (2), получим функцию двух переменных Im,n(T,t), которую требуется минимизировать при ограничениях (7)-(10).Determining Jt from (6) and substituting in (2), we obtain the function of two variables I m, n (T, t), which must be minimized under constraints (7) - (10).

Допустим, что функционал принимает минимальное значение при некоторых значениях T,t, так что все неравенства (7)-(10) являются строгими. Можно утверждать, что при некоторых значениях J* и t* величина |J*|t* не увеличится, ограничение по скорости будет выполнено и перехват цели произойдет в момент Т*≤Т. В результате значение функционала (2) уменьшится. Поэтому минимальное значение функционала (2)следует искать при условии, что одно или два неравенства из (7)-(10) становятся равенствами.Suppose that the functional takes the minimum value for some values of T, t, so that all inequalities (7) - (10) are strict. It can be argued that for some values of J * and t *, the value of | J * | t * will not increase, the speed limit will be met and the target will be intercepted at time T * ≤T. As a result, the value of the functional (2) decreases. Therefore, the minimum value of the functional (2) should be sought provided that one or two inequalities from (7) - (10) become equalities.

На втором этапе алгоритма последовательно проверяются следующие условия.At the second stage of the algorithm, the following conditions are sequentially checked.

1. Если (8) является равенством, то выполняется условие |Vt|=|V0+Jt|=Vmax. С его помощью функционал (2) можно представить в виде1. If (8) is an equality, then the condition | V t | = | V 0 + Jt | = V max is satisfied. With its help, functional (2) can be represented as

Figure 00000019
Figure 00000019

После подстановки Jt из (6) получимAfter substituting Jt from (6) we get

Figure 00000020
Figure 00000020

После замены переменной Т на z = 2T-t функционал принимает видAfter replacing the variable T with z = 2T-t, the functional takes the form

Figure 00000021
Figure 00000021

а равенство (8) -and equality (8) is

Figure 00000022
Figure 00000022

Введем обозначенияWe introduce the notation

Figure 00000023
Figure 00000023

Тогда после возведения (12) в квадрат получимThen, after building (12) in the square, we get

Figure 00000024
Figure 00000024

а (11) принимает видand (11) takes the form

Figure 00000025
Figure 00000025

После замены переменных х = 1/ z; y = t/z поиск минимума (11) сводится к минимизации функционалаAfter changing the variables x = 1 / z; y = t / z the search for minimum (11) reduces to minimizing the functional

Figure 00000026
Figure 00000026

при ограниченииwhile limiting

Figure 00000027
Figure 00000027

Если ввести множитель Лагранжа λ, то необходимым условием минимума будетIf we introduce the Lagrange multiplier λ, then the necessary condition for the minimum is

Figure 00000028
Figure 00000028

Обозначим P=2ay+b+dx; Q=2ƒx+e+dy; H=(d-е)х+(2a-b)y.Let P = 2 a y + b + dx; Q = 2ƒx + e + dy; H = (d-e) x + (2 a -b) y.

После исключения λ и вычисления производных получим уравнениеAfter eliminating λ and calculating the derivatives, we obtain the equation

Figure 00000029
Figure 00000029

Избавившись от корня с помощью возведения в квадрат, получим равенствоGetting rid of the root using squaring, we get equality

Figure 00000030
Figure 00000030

которое после упрощения с помощью (16) принимает видwhich, after simplification using (16), takes the form

Figure 00000031
Figure 00000031

Тем самым, задача минимизации (15) сведена к решению системы уравнений (16), (17). Так как коэффициент ƒ=|r0|2 положителен, заменой х=(2ξ-dy-е)/2ƒ можно привести (16) к виду ξ2 = a 1y2+b1y+с1. При этом (17) можно записать в виде:Thus, the minimization problem (15) is reduced to solving the system of equations (16), (17). Since the coefficient ƒ = | r 0 | 2 is positive; by replacing x = (2ξ-dy-е) / 2ƒ, we can reduce (16) to the form ξ 2 = a 1 y 2 + b 1 y + с 1 . At the same time (17) can be written in the form:

Figure 00000032
Figure 00000032

где hk(y) - некоторые многочлены степени k. После возведения в квадрат останутся только четные степени ξ, которые выражаются через у. В результате получится уравнение двенадцатой степени относительно y. Численно найдем все его действительные корни при помощи известных алгоритмов нахождения корней многочленов [5]. Подставим найденные корни в (16) и из полученного квадратного уравнения найдем действительные значения х, если таковые существуют. В результате получим несколько пар значений х, у. Перейдем обратно к переменным T,t, и выбросим те значения, которые не удовлетворяют (7), (9) и (10). Оставшиеся пары занесем в общий список кандидатов на минимум функционала (2).where h k (y) are some polynomials of degree k. After squaring, only the even powers of ξ will remain, which are expressed in terms of y. The result is an equation of the twelfth degree with respect to y. Numerically, we find all its real roots using well-known algorithms for finding the roots of polynomials [5]. Substitute the found roots in (16) and from the obtained quadratic equation we find the real values of x, if they exist. As a result, we obtain several pairs of x, y values. We turn back to the variables T, t, and discard those values that do not satisfy (7), (9) and (10). The remaining pairs are listed in the general list of candidates for a minimum of functional (2).

2. Если равенством является (7), т.е. |J|=Jmax, то из него можно выразить t:2. If equality is (7), i.e. | J | = J max , then from it we can express t:

Figure 00000033
Figure 00000033

где использованы обозначения (13). Знак перед вторым слагаемым выбран исходя из условия t≤Т. В функционале (2) положим |J|=Jmax и подставим в него найденное выражение для t. В результате функционал качества становится функцией Т:where the notation (13) is used. The sign before the second term is selected on the basis of the condition t≤T. In the functional (2) we put | J | = J max and substitute in it the expression found for t. As a result, the quality functional becomes a function of T:

Figure 00000034
Figure 00000034

Вычислим производную dIm,n(T)/dT и приравняем ее нулю. Если обозначитьCalculate the derivative dI m, n (T) / dT and equate it to zero. If to designate

Figure 00000035
Figure 00000035

то после ряда преобразований условие равенства нулю производной определяется соотношениемthen after a series of transformations, the condition for the zero derivative is determined by

Figure 00000036
Figure 00000036

которое после раскрытия скобок приводит к уравнению восьмой степени по переменной Т. Решим его численно. Для каждого полученного Т найдем t из (18). Из всех полученных пар действительных значений (T,t) оставим только те, которые удовлетворяют (8), (9) и (10). Занесем их в общий список кандидатов на минимум функционала (2).which, after opening the parentheses, leads to the eighth degree equation in the variable T. We solve it numerically. For each T obtained, we find t from (18). Of all the obtained pairs of real values of (T, t), we leave only those that satisfy (8), (9) and (10). Put them in the general list of candidates for a minimum of functional (2).

3. Если равенством является (9) (Т=t), т.е. с начала перехвата цели до его окончания реализуется равноускоренный полет перехватчика, то выразим Jt из (6) и подставим его в (2):3. If equality is (9) (T = t), i.e. from the beginning of the interception of the target to its end, the uniformly accelerated flight of the interceptor is realized, then we express Jt from (6) and substitute it into (2):

Figure 00000037
Figure 00000037

Если перейти к z=1/T, то в обозначениях (13) получимIf we go to z = 1 / T, then in the notation (13) we get

Figure 00000038
Figure 00000038

Уравнение dIm,n(z)/dz=0 сводится к уравнению шестой степениThe equation dI m, n (z) / dz = 0 reduces to a sixth degree equation

Figure 00000039
Figure 00000039

Решим его численно и те корни, для которых выполнены (7), (8) и (10), добавим в общий список кандидатов на минимум функционала (2).We solve it numerically and those roots for which (7), (8) and (10) are fulfilled, add to the general list of candidates for a minimum of the functional (2).

4. Если равенством является (10) (t=0), т.е. имеет место полет с постоянной скоростью, то расстояние от перехватчика до цели в момент Т* будет |r0+(V-V0)T*|. Оно принимает минимальное значение

Figure 00000040
при
Figure 00000041
в обозначениях (13). Если
Figure 00000042
и величина промаха rmin находится в допустимых пределах, то добавим пару значений
Figure 00000043
; t=0 в общий список кандидатов на минимум с соответствующим значением функционала
Figure 00000044
.4. If equality is (10) (t = 0), i.e. a flight at a constant speed takes place, then the distance from the interceptor to the target at time T * will be | r 0 + (VV 0 ) T * |. It takes the minimum value.
Figure 00000040
at
Figure 00000041
in the notation (13). If a
Figure 00000042
and the miss value r min is within acceptable limits, then we add a couple of values
Figure 00000043
; t = 0 to the general list of candidates for a minimum with the corresponding value of the functional
Figure 00000044
.

5. В случае, когда из четырех неравенств (7)-(10) два являются равенствами, возможны следующие ситуации.5. In the case when of the four inequalities (7) - (10), two are equalities, the following situations are possible.

5.1. Пусть равенствами являются выражения (7) и (8), т.е. |Vt|=Vmax,|J|=Jmax. Сделаем замену z=2Т-t. Тогда после возведения в квадрат в обозначениях (13) равенство (8) примет вид (14), а равенство (7) запишется как5.1. Let the equalities be expressions (7) and (8), i.e. | V t | = V max , | J | = J max . Make the replacement z = 2Т-t. Then, after squaring in the notation (13), equality (8) takes the form (14), and equality (7) is written as

Figure 00000045
Figure 00000045

Сложив (19) и (14), получимAdd (19) and (14), we get

Figure 00000046
Figure 00000046

Можно сократить на z т.к. z=T+(Т-t)≥T>0:Can be reduced by z because z = T + (T-t) ≥T> 0:

Figure 00000047
Figure 00000047

Выразим отсюда z и подставим в (14). Получится уравнение шестой степени относительно t:We express z from here and substitute it into (14). Get the sixth degree equation for t:

Figure 00000048
Figure 00000048

где обозначеноwhere indicated

Figure 00000049
Figure 00000049

Численно найдем все действительные корни t уравнения (21), затем найдем соответствующие значения z из (20) и значения T=(z+t)/2.Numerically, we find all the real roots t of equation (21), then we find the corresponding values of z from (20) and the values T = (z + t) / 2.

Удовлетворяющие неравенствам (9) и (10) значения занесем в общий список кандидатов на минимум функционала (2).Satisfying inequalities (9) and (10), the values are entered into the general list of candidates for a minimum of the functional (2).

5.2. Пусть равенствами являются (7) и (9). Тогда после подстановки t=Т в (7) и возведения в квадрат получится уравнение5.2. Let the equalities be (7) and (9). Then, after substitution of t = T in (7) and squaring, we get the equation

Figure 00000050
Figure 00000050

Его решения, удовлетворяющие неравенствам (8) и (10), добавим в общий список кандидатов на минимум функционала (2).His solutions, satisfying inequalities (8) and (10), will be added to the general list of candidates for a minimum of functional (2).

5.3. Пусть теперь равенствами являются (8) и (9). Подставим t=T в (8) и возведем в квадрат. В обозначениях (13) получим уравнение5.3. Suppose now that the equalities are (8) and (9). Substitute t = T in (8) and squared. In the notation (13) we obtain the equation

Figure 00000051
Figure 00000051

Его решения, удовлетворяющие неравенствам (7) и (10), добавим в общий список кандидатов на минимум функционала (2).His solutions, satisfying inequalities (7) and (10), are added to the general list of candidates for a minimum of functional (2).

5.4. Вырожденный случай, когда одним из равенств является (10), уже был рассмотрен ранее в п. 4.5.4. The degenerate case, when one of the equalities is (10), has already been considered earlier in Section 4.

Теперь найдем глобальный минимум функционала (2). Для всех пар величин (T,t) из общего списка кандидатов на минимум функционала (2), построенного на предыдущих этапах, вычислим Jt с помощью (6) и подставим полученное значение в (2). Выберем те величины, которые дают минимальное значение. Полученное значение Т вместе с соответствующим значением t, значением функционала Im,n и вектором J определяют наилучшую траекторию перехвата цели и затраты на ее реализацию.Now we find the global minimum of the functional (2). For all pairs of values (T, t) from the general list of candidates for the minimum of the functional (2) constructed at the previous stages, we calculate Jt using (6) and substitute the obtained value into (2). Choose those values that give the minimum value. The obtained value of T together with the corresponding value of t, the value of the functional I m, n and the vector J determine the best trajectory of interception of the target and the cost of its implementation.

Решив задачу поиска минимума (2) для одиночного перехватчика и цели, перейдем к третьему этапу алгоритма. Для каждого перехватчика с номером n и цели с номером m определяют наилучшую траекторию перехвата и соответствующее значение In,m функционала (2). Для важных целей по формуле (4) определяются требуемые количества перехватчиков km. Задача поиска целераспределения попадает в один из четырех классов.Having solved the problem of finding the minimum (2) for a single interceptor and a target, we proceed to the third stage of the algorithm. For each interceptor with the number n and the target with the number m, determine the best intercept trajectory and the corresponding value I n, m of the functional (2). For important purposes, the required number of interceptors k m is determined by the formula (4). The task of finding target distribution falls into one of four classes.

1. Важных целей нет, все цели равнозначны. Задача поиска целераспределения в этом случае формулируется как «задача о назначениях» [6], с матрицей стоимости In,m. Способ решения этой задачи известен под названием «венгерский алгоритм» [6]. Этот алгоритм состоит из последовательных итераций, на каждой из которых назначение m(n) формируется так, что суммарная стоимость выбора на каждой последующей итерации уменьшается. В результате получается такой вариант назначения перехватчиков на цели, который дает минимальное значение суммарных затрат на его реализацию. Если М>N, то каждому перехватчику будет назначена своя цель, но для некоторых целей перехватчики назначены не будут. Если N>M, то для каждой цели будет назначен перехватчик и некоторые перехватчики останутся без назначения.1. There are no important goals, all goals are equivalent. The task of searching for target distribution in this case is formulated as the “assignment problem” [6], with the cost matrix I n, m . The way to solve this problem is known as the “Hungarian algorithm” [6]. This algorithm consists of consecutive iterations, at each of which the assignment m (n) is formed so that the total cost of the choice at each subsequent iteration decreases. The result is a variant of the appointment of interceptors on the target, which gives the minimum value of the total cost of its implementation. If M> N, then each interceptor will be assigned its own goal, but for some purposes interceptors will not be assigned. If N> M, then an interceptor will be assigned to each target and some interceptors will remain without an assignment.

2. Некоторые из целей являются важными, но количество перехватчиков достаточно для назначения требуемого количества перехватчиков на важные цели и по одному из перехватчиков на обычные цели. Для решения построим ту же матрицу In,m, что и в предыдущем пункте.2. Some of the targets are important, but the number of interceptors is enough to assign the required number of interceptors to important targets and one of the interceptors to normal ones. For the solution, we construct the same matrix I n, m as in the previous paragraph.

Затем вместо столбца с номером m, соответствующего важной цели, вставим km копий этого столбца. Применение «венгерского алгоритма» к построенной таким образом расширенной матрице даст искомое целераспределение. Каждой важной цели будет назначено km перехватчиков, другим целям будет назначено по одному перехватчику, лишние перехватчики, если они есть, будут свободны.Then, instead of the column with the number m, corresponding to the important goal, we insert k m copies of this column. The application of the "Hungarian algorithm" to the expanded matrix constructed in this way will give the desired target distribution. Each important target will be assigned k m interceptors, the other targets will be assigned one interceptor, the extra interceptors, if any, will be free.

3. Некоторые из целей являются важными, а количество перехватчиков недостаточно для назначения требуемого количества перехватчиков на важные цели. Тогда поставленная задача не имеет решения.3. Some of the targets are important, and the number of interceptors is not enough to assign the required number of interceptors to important targets. Then the task has no solution.

4. Некоторые из целей являются важными, количество перехватчиков достаточно, чтобы выделить по km перехватчиков на важные цели, но оставшихся перехватчиков недостаточно для того, чтобы назначить по одному перехватчику для обычных целей. Эту задачу уже нельзя сформулировать в виде «задачи о назначениях». Однако ее можно сформулировать в виде более общей задачи нахождения потока минимальной стоимости в графе. Подробное описание этой задачи и способов ее решения можно найти в [7, 8]. Как правило, все исходные данные предполагаются целочисленными, поэтому следует предварительно преобразовать матрицу In,m, для чего нужно найти максимальный элемент Imax матрицы In,m, а затем умножить все элементы In,m на 10000/Imax и округлить до целых чисел.4. Some of the targets are important, the number of interceptors is enough to allocate k m interceptors for important targets, but the remaining interceptors are not enough to assign one interceptor for ordinary targets. This task can no longer be formulated as an “assignment task”. However, it can be formulated as a more general problem of finding the flow of minimum value in a graph. A detailed description of this problem and ways to solve it can be found in [7, 8]. As a rule, all input data are assumed to be integer, so you should first convert the matrix I n, m , for which you need to find the maximum element I max of the matrix I n, m , and then multiply all the elements of I n, m by 10000 / I max and round up to integers

Задача поиска целераспределения в виде задачи нахождения потока минимальной стоимости в графе формулируется следующим образом. Граф целераспределения (фиг. 2) представляет собой направленный граф, содержащий по одной вершине для каждого перехватчика и цели, а также две специальные вершины: исток (И) и сток (С). От каждого перехватчика n к каждой цели m ведет ребро стоимостью In,m (целое число) и с единичной пропускной способностью. Из истока к каждому перехватчику ведет ребро нулевой стоимости и единичной пропускной способности. От каждой цели к стоку идет ребро. Для обычных целей его стоимость задается величиной, значительно превышающей максимум величин In,m, а его пропускная способность равна единице. Для важных целей стоимость ребра равна нулю, а пропускная способность равна km. Требуется пропустить поток размера N из истока в сток. Решением задачи является величина потока для каждого ребра. Назначение целей на перехватчики определяется ребрами, ведущими от перехватчиков к целям, для которых величина найденного потока равна единице.The task of searching for target distribution in the form of the task of finding a stream of minimum value in a graph is formulated as follows. The target distribution graph (Fig. 2) is a directed graph containing one vertex for each interceptor and target, as well as two special vertices: the source (I) and the drain (C). From each interceptor n to each target, m leads an edge of cost I n, m (integer) and with a unit bandwidth. From the source to each interceptor leads edge zero cost and unit bandwidth. From each goal to the drain goes edge. For normal purposes, its cost is given by a value that significantly exceeds the maximum of the I n, m values, and its carrying capacity is equal to one. For important purposes, the cost of the edge is zero, and the bandwidth is equal to k m . You want to skip the stream size N from the source to the drain. The solution to the problem is the magnitude of the flow for each edge. The assignment of targets to interceptors is determined by edges leading from interceptors to targets for which the value of the flow found is equal to one.

Сформированное в результате решения задачи назначение целей перехватчикам по линиям связи передают в систему командного управления, в которой формируют сигналы управления перехватчиками, обеспечивающие их наведение на выбранные цели.The assignment of targets to interceptors via communication lines, formed as a result of the solution of the problem, is transmitted to the command control system, in which they generate interceptor control signals that ensure their guidance to selected targets.

Следует отметить, что для использования алгоритма необходимы оценки: векторов скорости всех перехватчиков и целей; векторов относительного положения для каждой пары перехватчик - цель; максимальных ограничения на величины скорости и ускорения перехватчиков. Эти данные могут быть представлены в любой форме: в декартовых или полярных координатах, в абсолютных или относительных величинах. Нужно лишь указать способ вычисления коэффициентов (13).It should be noted that to use the algorithm, the following estimates are needed: the velocity vectors of all interceptors and targets; relative position vectors for each pair of interceptor - goal; maximum limits on the speed and acceleration of interceptors. These data can be presented in any form: in Cartesian or polar coordinates, in absolute or relative values. It is only necessary to specify the method of calculating the coefficients (13).

Работоспособность разработанного алгоритма (2)-(22) исследовалась в процессе имитационного моделирования. В качестве примера рассмотрим процедуру перехвата целей

Figure 00000052
перехватчиками
Figure 00000053
.The efficiency of the developed algorithm (2) - (22) was studied in the process of simulation. As an example, consider the procedure for intercepting goals
Figure 00000052
interceptors
Figure 00000053
.

Схема расположения N = 6 перехватчиков и М = 3 целей при моделировании целераспределения с учетом приоритета показана на фиг. 3. Цель с номером 4 считается важной. Вероятность ее поражения отдельным перехватчиком принята равной 0,5, а требуемая вероятность перехвата положена равной 0,9. В соответствии с формулой (4) для ее перехвата требуется четыре перехватчика. Поэтому общее количество перехватчиков недостаточно для перехвата всех целей и поставленная задача соответствует четвертому пункту третьего шага алгоритма. В результате решения задачи о минимальном потоке в графе на цель номер 4 были назначены первый, второй, третий и четвертый перехватчики, на вторую цель был назначен пятый перехватчик, а на третью цель - шестой. Для первой цели перехватчиков назначено не было. Предполагаемые траектории перехвата, соответствующие этому назначению, показаны на фиг. 3.The layout of N = 6 interceptors and M = 3 targets in simulating target distribution with respect to priority is shown in FIG. 3. Target number 4 is considered important. The probability of its defeat by a separate interceptor is taken equal to 0.5, and the required probability of interception is set equal to 0.9. In accordance with formula (4), four interceptors are required to intercept it. Therefore, the total number of interceptors is not enough to intercept all targets and the task in question corresponds to the fourth paragraph of the third step of the algorithm. As a result of solving the minimum flow problem in the graph, the first, second, third, and fourth interceptors were assigned to target number 4, the fifth interceptor was assigned to the second target, and the sixth to the third target. Interceptors were not assigned to the first target. Estimated intercept trajectories corresponding to this assignment are shown in FIG. 3

Полученный алгоритм группового целераспределения подтвердил свою эффективность в широком поле условий применения. Его достоинством является то, что он позволяет обеспечить не только назначение перехватчиков на цели с учетом важности целей, но и построение предполагаемых траекторий перехвата с учетом реальных ограничений на предельно допустимые скорости и ускорения.The obtained algorithm of group targeting confirmed its effectiveness in a wide field of application conditions. Its advantage is that it allows not only the assignment of interceptors to the targets, taking into account the importance of the targets, but also the construction of the proposed intercept trajectories, taking into account the real restrictions on the maximum allowable speeds and accelerations.

Предложенный алгоритм можно использовать для реализации различных методов наведения.The proposed algorithm can be used to implement various methods of targeting.

Промышленная применимость предлагаемого технического решения подтверждается также возможностью реализации его назначения с помощью стандартных бортовых вычислительных средств.Industrial applicability of the proposed technical solution is also confirmed by the possibility of realizing its purpose using standard onboard computational tools.

Следует отметить, что предлагаемый алгоритм следует общей схеме, используемой в отечественных авиационных комплексах радиолокационного дозора и наведения.It should be noted that the proposed algorithm follows the general scheme used in the domestic aviation complexes of the radar watch and guidance.

Список использованных источниковList of used sources

1. Е.А. Федосов. Реализация сетецентрической технологии ведения боевых действий потребует создания БРЛС нового поколения. // Фазотрон. 2007. №1, 2.1. E.A. Fedosov. The implementation of the network-centric technology of warfare will require the creation of a new generation of radar. // Phasotron. 2007. № 1, 2.

2. R. Ahuja, A. Kumar, J. Krishna, J. Orlin. Exact and heuristic algorithms for the weapon - target assignment problem. //Operations research, 2007, 55, №6, pp. 1136-1146.2. R. Ahuja, A. Kumar, J. Krishna, J. Orlin. Target assignment problem. // Operations research, 2007, 55, No. 6, pp. 1136-1146.

3. J. Zhang, С. Hu, X. Wang, D. Yuan. ACGA algorithm of solving weapon -target assignment problem. // Open journal of applied sciences, 2012.3. J. Zhang, C. Hu, X. Wang, D. Yuan. ACGA Algorithm // Open journal of applied sciences, 2012.

4. В.И. Меркулов, A.C. Пляшечник. Групповое целераспределение в воздушном противоборстве. //Информационно-измерительные и управляющие системы. 2016. №7. С. 59-63.4. V.I. Merkulov, A.C. Little dancer Group target allocation in aerial confrontation. // Information and measuring and control systems. 2016. №7. Pp. 59-63.

5. М.А. Jenkins. Algorithm 493: Zeros of a real polynomial. // ACM transactions on mathematical software, 1975, 1, №2, pp. 178-189.5. M.A. Jenkins. Algorithm 493: Zeros of a real polynomial. // ACM transactions on mathematical software, 1975, 1, №2, pp. 178-189.

6. J. Munkres. Algorithms for assignment and transportation problems. // Journal of the society for industrial and applied mathematics, 2000, 5, №1, pp. 32-38.6. J. Munkres. Algorithms for assignment and transportation problems. // Journal of the industrial and applied mathematics, 2000, 5, №1, pp. 32-38.

7. Кристофидес H. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.7. Christofides H. Graph Theory. Algorithmic approach. M .: Mir, 1978.

8. Gross J.L., Yellen J., Zhang P. Handbook of Graph Theory. CRC Press, 2014.8. Gross J.L., Yellen J., Zhang P. Handbook of Graph Theory. CRC Press, 2014.

9. Зуенко Ю.А., Коростелев С.Е. Боевые самолеты России. М: Элакос, 1994.9. Zuenko, Yu.A., Korostelev, S.E. Combat aircraft of Russia. M: Elakos, 1994.

10. Williams М. Superfighters: The Next Generation of Combat Aircraft. AIRTime Publishing, Incorporated, 2002.10. Williams M. Superfighters: The Next Generation of Combat Aircraft. AIRTime Publishing, Incorporated, 2002.

Claims (67)

Способ автоматического группового целераспределения истребителей с учетом приоритета целей, заключающийся в том, что для каждого n-го перехватчика
Figure 00000054
и m-й цели
Figure 00000055
формируют функционал
The method of automatic group targeting of fighters, taking into account the priority of targets, is that for each n-th interceptor
Figure 00000054
and mth goal
Figure 00000055
form functional
Figure 00000056
Figure 00000056
эффективности перехвата, гдеinterception efficiency where Т - время перехвата,T - time interception К - коэффициент штрафа,K - coefficient of the fine, J - вектор ускорения перехватчика,J is the interceptor acceleration vector, t - время действия ускорения перехватчика,t is the duration of the interceptor acceleration, далее в фильтрах перехватчика формируют оптимальные оценки параметровfurther in the interceptor filters form the optimal parameter estimates
Figure 00000057
Figure 00000057
гдеWhere V - вектор скорости цели,V is the velocity vector of the target, V0 - вектор скорости перехватчика,V 0 - interceptor velocity vector, r0 - вектор положения цели относительно перехватчика,r 0 is the position vector of the target relative to the interceptor, Vm a x - максимально допустимая величина скорости перехватчика,V m a x - the maximum allowed speed of the interceptor, Jm a x - максимально допустимая величина ускорения перехватчика,J m a x - the maximum allowable acceleration rate of the interceptor, далее формируют условия реализации ограничений в видеfurther form the conditions for the implementation of restrictions in the form
Figure 00000058
Figure 00000058
Figure 00000059
Figure 00000059
Figure 00000060
Figure 00000060
Figure 00000061
Figure 00000061
после чего формируют список пар (T,t), последовательно решая с помощью известных алгоритмов численного нахождения корней многочленов следующие семь задач:after which they form a list of pairs (T, t), successively solving the following seven tasks with the help of well-known algorithms for finding the roots of polynomials numerically: а) решают систему уравненийa) solve the system of equations
Figure 00000062
Figure 00000062
Figure 00000063
Figure 00000063
гдеWhere Р=2ay+b+dx; Q=2ƒx+e+dy; H=(d-е)х+(2а-b)y,P = 2 a y + b + dx; Q = 2ƒx + e + dy; H = (d-e) x + (2 a -b) y, которая заменой х=(2ξ-dy-е)/2ƒ принимает видwhich replacing x = (2ξ-dy-e) / 2ƒ takes the form
Figure 00000064
Figure 00000064
Figure 00000065
Figure 00000065
где hk(y) - многочлены степени k, затем возводят (10) в квадрат и все четные степени ξ выражают через у с помощью (9), затем решают численно полученное уравнение относительно у, подставляют найденные корни в (7) и из полученного уравнения находят соответствующие значения x, затем для всех полученных пар х,у находят пары T,t по формуламwhere h k (y) are polynomials of degree k, then squared (10) and all even powers of ξ are expressed in terms of y using (9), then the numerically obtained equation is solved for y, the found roots are substituted in (7) and from the resulting equations find the corresponding values of x, then for all the resulting pairs x, y find the pairs T, t by the formulas Т=(у+1)/2х;T = (y + 1) / 2x; t=y/x,t = y / x и те пары, которые удовлетворяют (3), (5) и (6), заносят в общий список;and those pairs that satisfy (3), (5) and (6) are listed in the general list; б) численно решают уравнениеb) solve the equation numerically ((16-h)T2ƒ1(T)+ƒ2(T2)21(T)(8Tƒ2(Т)-hƒ1(T))2=0,((16-h) T 2 ƒ 1 (T) + ƒ 2 (T 2 ) 21 (T) (8Tƒ 2 (T) -hƒ 1 (T)) 2 = 0, гдеWhere h=16(1+1/KJm a x)2, ƒ1(T)=(4аТ2+2dT+f)/g, ƒ2(Т)=(8aT+2d)/g,h = 16 (1 + 1 / KJ m a x ) 2 , ƒ 1 (T) = (4aT 2 + 2dT + f) / g, 2 (T) = (8 a T + 2d) / g, и, вычислив таким образом Т, находят соответствующие значения t по формулеand, calculating T in this way, find the corresponding values of t using the formula
Figure 00000066
Figure 00000066
затем из всех полученных пар (T,t) те, которые удовлетворяют (4), (5) и (6), заносят в общий список;then, of all the resulting pairs (T, t), those that satisfy (4), (5) and (6) are listed in the general list; в) численно решают уравнениеc) solve the equation numerically K2z(ƒz+d)2=ƒz2+2dz+4a,K 2 z (ƒz + d) 2 = ƒz 2 + 2dz + 4 a , находят соответствующие значения Т=1/z и те пары значений T;t=T, для которых выполнены (3), (4) и (6), добавляют в общий список;find the corresponding values of T = 1 / z and those pairs of values of T; t = T for which (3), (4) and (6) are fulfilled, add to the general list; г) находят
Figure 00000067
и
Figure 00000068
если
Figure 00000069
и величина промаха rmjn находится в допустимых пределах, то добавляют пару значений
Figure 00000070
t=0 в общий список;
d) find
Figure 00000067
and
Figure 00000068
if a
Figure 00000069
and the miss value r mjn is within acceptable limits, then add a couple of values
Figure 00000070
t = 0 to the general list;
д) численно решают уравнениеe) solve the equation numerically cp1(t)2-p1(t)p3(t)p2(t)+p4(t)p2(t)2=0,cp 1 (t) 2 -p 1 (t) p 3 (t) p 2 (t) + p 4 (t) p 2 (t) 2 = 0, гдеWhere p1(t)=(b-2a)t+(e-d); p2(t)=gt2+(c-a); p3(t)=bt+e; p4(t)=at2+dt+ƒ,p 1 (t) = (b-2 a ) t + (ed); p 2 (t) = gt 2 + (c- a ); p 3 (t) = bt + e; p 4 (t) = a t 2 + dt + ƒ, находят соответствующие значенияfind the corresponding values T=(t-((c-a)z+(b-2a)t+(e-d))/gt2)/2T = (t - ((ca) z + (b-2a) t + (ed)) / gt 2 ) / 2 и заносят в общий список пары (T,t), удовлетворяющие неравенствам (5) и (6);and put in the general list the pairs (T, t) satisfying inequalities (5) and (6); е) численно решают уравнениеe) solve the equation numerically gT4-4аТ2-2dT-ƒ=0gT -4 4 and T 2 -2dT-ƒ = 0 и пары T;t=T, удовлетворяющие неравенствам (4) и (6), добавляют в общий список;and the pairs T; t = T, satisfying inequalities (4) and (6), are added to the general list; ж) численно решают уравнениеg) solve the equation numerically (a+b+c)T2+(e+d)T+ƒ=0( a + b + c) T 2 + (e + d) T + ƒ = 0 и пары T;t=T, удовлетворяющие неравенствам (3) и (6), добавляют в общий список,and pairs T; t = T, satisfying inequalities (3) and (6), are added to the general list, далее для всех пар величин (T,t) из построенного списка вычисляют вектор ускорения перехватчикаthen for all pairs of values (T, t) from the constructed list, the interceptor acceleration vector is calculated J=2(r0+r(V-V0))/t(2T-t)J = 2 (r 0 + r (VV 0 )) / t (2T-t) и величину функционала (1), затем выбирают ту пару (T,t), для которой функционал (1) принимает минимальное значение, получив тем самым минимальное значение Im,n функционала (1) и траекторию перехвата, определяемую величинами (T,t,J), на которой реализуется указанный минимум, затем из величин Im,n составляют матрицу размера N×M, отличающийся тем, что для каждой приоритетной цели с номером m по заданной вероятности Рm ее перехвата одним перехватчиком и требуемой вероятности перехвата Qm вычисляют необходимое количество перехватчиков km исходя из условияand the value of the functional (1), then choose the pair (T, t) for which the functional (1) takes the minimum value, thereby obtaining the minimum value I m, n of the functional (1) and the interception trajectory defined by the values (T, t , J), on which the specified minimum is realized, then from the values of I m, n constitute an N × M matrix, characterized in that for each priority target with number m, according to a given probability P m of its interception by one interceptor and the required interception probability Q m calculating a required number k m interceptor based on conditions
Figure 00000071
Figure 00000071
после чего производят анализ возможных случаев:then analyze the possible cases: 1) если приоритетных целей нет, то решают «задачу о назначениях» с матрицей Im,n с помощью «венгерского алгоритма», получая тем самым оптимальное с точки зрения минимума суммарных затрат назначение m(n) целей перехватчикам вместе с соответствующими траекториями перехвата,1) if there are no priority targets, then the “assignment problem” with the matrix I m, n is solved using the “Hungarian algorithm”, thereby obtaining the optimal assignment of m (n) targets to interceptors together with the corresponding interception trajectories from the minimum total cost point of view, 2) если приоритетные цели есть и количество перехватчиков не меньше суммы km по всем приоритетным целям плюс количество обычных целей, то в матрице Im,n для каждого номера m, задающего приоритетную цель, вместо одного столбца с номером m вставляют km копий этого столбца, затем решают «задачу о назначениях» с полученной расширенной матрицей с помощью «венгерского алгоритма», получая тем самым оптимальное с точки зрения минимума суммарных затрат назначение m(n) целей перехватчикам вместе с соответствующими траекториями перехвата,2) if there are priority targets and the number of interceptors is not less than the sum k m for all priority targets plus the number of normal targets, then in the matrix I m, n for each number m setting the priority target, instead of one column with number m, insert k m copies of this column, then solve the “assignment problem” with the obtained extended matrix using the “Hungarian algorithm”, thereby obtaining the optimal (from the point of view of the minimum total cost, the assignment of m (n) targets to interceptors together with the corresponding interception trajectories, 3) если приоритетные цели есть и количество перехватчиков меньше суммы km по всем приоритетным целям, то потребителю сообщают об отсутствии решения задачи целераспределения с требуемыми вероятностями перехвата,3) if there are priority targets and the number of interceptors is less than the sum of k m for all priority targets, then the consumer is informed about the absence of a solution to the target allocation task with the required interception probabilities, 4) если приоритетные цели есть и количество перехватчиков не меньше суммы km по всем приоритетным целям, но меньше чем сумма km по всем приоритетным целям плюс количество обычных целей, то находят максимальный элемент Imах матрицы In,m, после чего все элементы матрицы In,m умножают на величину 10000/ Imах и округляют до целых чисел, затем строят граф целераспределения, содержащий по одной вершине для каждого перехватчика и цели, а также две специальные вершины: исток (И) и сток (С), от каждого перехватчика n к каждой цели m строят ребро стоимостью In,m (целое число) с единичной пропускной способностью, из истока к каждому перехватчику строят ребро нулевой стоимости и единичной пропускной способности, от каждой цели к стоку строят ребро, для обычных целей его стоимость задают величиной, значительно превышающей максимум величин In,m,, а его пропускную способность полагают равной единице, для приоритетных целей стоимость ребра полагают равной нулю, а пропускную способность полагают равной km, затем известными алгоритмами решают задачу нахождения минимального потока размера N из истока в сток, ее решением является величина потока для каждого ребра, назначение целей на перехватчики определяют набором ребер, ведущими от перехватчиков к целям, для которых величина найденного потока равна единице,4) if there are priority targets and the number of interceptors is not less than the sum of k m for all priority targets, but less than the sum of k m for all priority targets plus the number of normal targets, then find the maximum element I max of the matrix I n, m , after which all the elements matrices I n, m are multiplied by the value of 10,000 / I max and rounded to whole numbers, then a target distribution graph is constructed, containing one vertex for each interceptor and target, as well as two special peaks: the source (I) and the drain (C), from each interceptor n to each target m build an edge worth I n, m (c A single number with a unit capacity, from the source to each interceptor, an edge of zero cost and unit capacity is built, an edge is built from each target to the drain, for ordinary purposes its cost is set to a value significantly exceeding the maximum of the values In , m , and bandwidth is believed to be unity for priority purposes ribs value is set equal to zero, and equal bandwidth believed k m, then known algorithms solve the problem of finding the minimum flow size N of the source in the Art k, its solution is the quantity of flow for each edge, the purpose of the goals of the hooks define a set of edges leading from the interceptor to the purposes for which the value found by the flow is unity, затем сформированное назначение целей перехватчикам по командным радиолиниям связи передают в систему командного управления, в которой формируют сигналы управления перехватчиками, обеспечивающие их наведение на выбранные цели.then, the generated assignment of targets to interceptors is transmitted via command radio links to the command control system, in which they generate interceptor control signals, which ensure their guidance to selected targets.
RU2018125650A 2018-07-12 2018-07-12 Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets RU2690234C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125650A RU2690234C1 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125650A RU2690234C1 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690234C1 true RU2690234C1 (en) 2019-05-31

Family

ID=67037677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125650A RU2690234C1 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690234C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742626C1 (en) * 2020-03-25 2021-02-09 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for individual guidance of aircraft to air target in a dense group
RU2781881C1 (en) * 2022-01-28 2022-10-19 Акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" Method for automatic group target distribution of unmanned aerial vehicles and a system for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190863C2 (en) * 2000-04-13 2002-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Target ranking method
RU2408847C1 (en) * 2009-12-24 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Self-guidance method of aircrafts to hypersonic targets
EP2423774A1 (en) * 2010-08-23 2012-02-29 MBDA UK Limited Guidance method and apparatus
RU2498342C1 (en) * 2012-04-26 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of intercepting aerial targets with aircraft
US9222755B2 (en) * 2014-02-03 2015-12-29 The Aerospace Corporation Intercepting vehicle and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190863C2 (en) * 2000-04-13 2002-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" Target ranking method
RU2408847C1 (en) * 2009-12-24 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Self-guidance method of aircrafts to hypersonic targets
EP2423774A1 (en) * 2010-08-23 2012-02-29 MBDA UK Limited Guidance method and apparatus
RU2498342C1 (en) * 2012-04-26 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of intercepting aerial targets with aircraft
US9222755B2 (en) * 2014-02-03 2015-12-29 The Aerospace Corporation Intercepting vehicle and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742626C1 (en) * 2020-03-25 2021-02-09 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method for individual guidance of aircraft to air target in a dense group
RU2781881C1 (en) * 2022-01-28 2022-10-19 Акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" Method for automatic group target distribution of unmanned aerial vehicles and a system for its implementation
RU2807467C1 (en) * 2023-05-11 2023-11-15 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации Method for covert control of a pair of interceptors at an air target

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matlin A review of the literature on the missile-allocation problem
US11669110B2 (en) Control system based on multi-unmanned aerial vehicle cooperative strategic confrontation
Przemieniecki Mathematical methods in defense analyses
US5404516A (en) System for allocating resources and method
Naeem et al. An optimal dynamic threat evaluation and weapon scheduling technique
CN108647414A (en) Operation plan adaptability analysis method based on emulation experiment and storage medium
Li et al. Modified particle swarm optimization for BMDS interceptor resource planning
Bojanic et al. Multi-criteria decision-making in a defensive operation of the guided anti-tank missile battery: An example of the hybrid model fuzzy AHP-MABAC
JP6209120B2 (en) Tactical support device, tactical support method, and tactical support program
KR102266178B1 (en) Intelligent armed assignment control system and method of control thereof
Johansson et al. Real-time Allocation of Firing Units To Hostile Targets.
RU2690234C1 (en) Method of automatic group target allocation of fighters based on priority of targets
RU161982U1 (en) SCIENTIFIC RESEARCH MODEL FOR FORECASTING OPTIONS FOR CONSTRUCTION OF WINGS OF WING ROCKETS
Shin et al. Weapon-target assignment problem with interference constraints using mixed-integer linear programming
Lee et al. Weapon target assignment problem with interference constraints
Naseem et al. A real-time man-in-loop threat evaluation and resource assignment in defense
KR102501930B1 (en) Calculating method and device of engagement distance and launch time for ship to air missile
RU2684963C1 (en) Method for automatic group target allocation of fighters based on eventual elimination of participants
Gallagher et al. Probabilistic analysis of complex combat scenarios
Ghanbari et al. A survey on weapon target allocation models and applications
Merkulov et al. Simplified target assignment problem for group engagement of aircraft
Naeem et al. A novel two-staged decision support based threat evaluation and weapon assignment algorithm, asset-based dynamic weapon scheduling using artificial intelligence techinques
Lotter et al. A tri-objective, dynamic weapon assignment model for surface-based air defence
Fedunov et al. The real-time approach to solving the problems for the multicriterial choice of alternatives in the knowledge bases of onboard real-time advisory expert systems
Doheney et al. Operational Readiness Rollup