專利名稱：基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種避免碰撞和協(xié)同攻擊目標發(fā)射時序規(guī)劃領(lǐng)域，涉及一種基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
在多飛行器協(xié)同攻擊目標的過程中，由于飛行器數(shù)量較多，可能會出現(xiàn)己方飛行器在空中發(fā)生碰撞或距離過近的情況，此外，通過發(fā)射時序控制飛行器到達目標的時間，使其能夠盡可能在同一時刻攻擊目標，這會提高飛行器的突防能力與毀傷效果，提升效率。飛行器飛行過程中的碰撞檢驗與發(fā)射時序規(guī)劃是在工程應(yīng)用時經(jīng)常遇到的問題。在已公開發(fā)表的文獻中尚無較好的解決辦法。主要缺點在于I)飛行器通常飛行速度較大、 飛行距離較長，由于發(fā)射準備時間和計算機計算能力的限制，在實際工程中不可能針對飛行軌跡進行逐點檢驗；2)在飛行器碰撞檢驗后，針對可能發(fā)射碰撞的飛行器無較好的規(guī)劃準則，無法實現(xiàn)短時間內(nèi)完成發(fā)射時序規(guī)劃；3)針對飛行器同時攻擊目標和飛行過程中的避免碰撞這個綜合性問題尚未提出高效的解決方法，使其能夠在工程中快速應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對飛行過程可能出現(xiàn)的碰撞情況和飛行器同時攻擊目標的發(fā)射時序規(guī)劃綜合性問題，提出一種基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，能夠準確快速的解決上述問題。該基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，具體包括以下步驟第一步采用飛行軌跡交叉檢驗方法處理飛行軌跡數(shù)據(jù)；通過給定的飛行軌跡數(shù)據(jù)，建立飛行軌跡交叉檢驗問題，即在給定的最小距離約束下判斷同一時刻任意兩條飛行軌跡曲線是否交叉或者小于最小距離約束，當存在交叉情況時，進入第二步；上述第一步在飛行軌跡交叉檢驗問題中，在同時發(fā)射的假設(shè)下，將所有飛行軌跡曲線按照相同的時間步長進行分段；首先檢驗在水平投影面上曲線是否出現(xiàn)交叉，如果出現(xiàn)平面交叉情況，則再進行豎直平面的即高度的檢驗，減少判斷的計算量；若同一時刻兩個飛行器的距離小于給定的最小距離約束，則確定這兩個飛行器在該時刻出現(xiàn)飛行軌跡交叉。第二步建立基于給定飛行軌跡的發(fā)射時序約束庫，其中約束庫描述任意兩個飛行器以某一時間差發(fā)射時存在軌跡交叉的可能性；其中約束庫建立采用以下規(guī)則如果兩條飛行軌跡曲線不存在交叉的情況，則這兩個飛行器以任意時間差發(fā)射都不會出現(xiàn)交叉的情況，因此將每條飛行軌跡的每一段曲線與其它飛行軌跡的所有段都進行判斷，當一條飛行軌跡上的一段曲線與另一條飛行軌跡的某一段曲線發(fā)生交叉或者距離小于最小距離約束時，記錄這兩段曲線在各自飛行軌跡上的時間序列，這兩個時間序列的差表示這兩個飛行器不能按照此發(fā)射間隔進行發(fā)射，在發(fā)射時序規(guī)劃時應(yīng)滿足這個發(fā)射時序約束；在進行交叉檢驗時，根據(jù)彈道類飛行器的動力學(xué)特性，當某飛行軌跡的一段曲線與另一飛行軌跡的曲線呈現(xiàn)遠離的趨勢或者該曲線已經(jīng)存在交叉，則無需再對該曲線和該飛行軌跡進行判斷。第三步在第二步得到的發(fā)射時序約束庫的基礎(chǔ)上，提取與簡化發(fā)射時序約束，建立基于避免飛行軌跡交叉的發(fā)射時序規(guī)劃模型；設(shè)其中一個飛行器出發(fā)時刻為基準時刻ts，到達目標的時刻為基準時刻td，第j個飛行器的起飛時刻與起飛基準時刻的時間差為tsj，飛行時間為tw.，約束庫中關(guān)于起飛時間的約束集合為Φ，最大起飛時間為tmax，則建立如下優(yōu)化問題
權(quán)利要求
1.基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步采用飛行軌跡交叉檢驗方法處理飛行軌跡數(shù)據(jù)；通過給定的飛行軌跡數(shù)據(jù)，建立飛行軌跡交叉檢驗問題，即在給定的最小距離約束下判斷同一時刻任意兩條飛行軌跡曲線是否交叉或者小于最小距離約束，當存在交叉情況時，進入第二步； 第二步建立基于給定飛行軌跡的發(fā)射時序約束庫，其中約束庫描述任意兩個飛行器以某一時間差發(fā)射時存在軌跡交叉的可能性； 第三步在第二步得到的發(fā)射時序約束庫的基礎(chǔ)上，提取與簡化發(fā)射時序約束，建立基于避免飛行軌跡交叉的發(fā)射時序規(guī)劃模型；設(shè)其中一個飛行器出發(fā)時刻為基準時刻ts，到達目標的時刻為基準時刻td，第j個飛行器的起飛時刻與起飛基準時刻的時間差為tsj，飛行時間為tw.，約束庫中關(guān)于起飛時間的約束集合為Φ，最大起飛時間為tmax，則建立如下優(yōu) 化問題
2.如權(quán)利要求I所述的基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，其特征在于，上述第一步在飛行軌跡交叉檢驗問題中，在同時發(fā)射的假設(shè)下，將所有飛行軌跡曲線按照相同的時間步長進行分段；首先檢驗在水平投影面上曲線是否出現(xiàn)交叉，如果出現(xiàn)平面交叉情況，則再進行豎直平面的即高度的檢驗，減少判斷的計算量；若同一時刻兩個飛行器的距離小于給定的最小距離約束，則確定這兩個飛行器在該時刻出現(xiàn)飛行軌跡交叉。
3.如權(quán)利要求I或2所述的基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，其特征在于，其中約束庫建立采用以下規(guī)則如果兩條飛行軌跡曲線不存在交叉的情況，則這兩個飛行器以任意時間差發(fā)射都不會出現(xiàn)交叉的情況，因此將每條飛行軌跡的每一段曲線與其它飛行軌跡的所有段都進行判斷，當一條飛行軌跡上的一段曲線與另一條飛行軌跡的某一段曲線發(fā)生交叉或者距離小于最小距離約束時，記錄這兩段曲線在各自飛行軌跡上的時間序列，這兩個時間序列的差表示這兩個飛行器不能按照此發(fā)射間隔進行發(fā)射，在發(fā)射時序規(guī)劃時應(yīng)滿足這個發(fā)射時序約束；在進行交叉檢驗時，根據(jù)彈道類飛行器的動力學(xué)特性，當某飛行軌跡的一段曲線與另一飛行軌跡的曲線呈現(xiàn)遠離的趨勢或者該曲線已經(jīng)存在交叉，則無需再對該曲線和該飛行軌跡進行判斷。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于時間約束庫的飛行器協(xié)同攻擊發(fā)射時序優(yōu)化方法，能夠準確飛行過程可能出現(xiàn)的碰撞情況和飛行器同時攻擊目標的發(fā)射時序規(guī)劃綜合性問題。第一步采用飛行軌跡交叉檢驗方法處理飛行軌跡數(shù)據(jù)；通過給定的飛行軌跡數(shù)據(jù)，建立飛行軌跡交叉檢驗問題，即在給定的最小距離約束下判斷同一時刻任意兩條飛行軌跡曲線是否交叉或者小于最小距離約束；第二步建立基于給定飛行軌跡的發(fā)射時序約束庫，其中約束庫描述任意兩個飛行器以某一時間差發(fā)射時存在軌跡交叉的可能性；第三步在第二步得到的發(fā)射時序約束庫的基礎(chǔ)上，提取與簡化發(fā)射時序約束，建立基于避免飛行軌跡交叉的發(fā)射時序規(guī)劃模型。
文檔編號G06F19/00GK102819667SQ201210253468
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者梅躍松, 張思宇, 于劍橋, 王亞飛, 許諾, 王林林, 楊盛慶 申請人:北京理工大學(xué)