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西北工业大学闫星辉获国家专利权

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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116185075B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310191402.3,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法是由闫星辉;任仕卿;徐雨蕾;唐羽中设计研发完成,并于2023-03-02向国家知识产权局提交的专利申请。

一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法,通过采用一种新的基于可达集分析的协同制导方法与编队策略,在线性化运动学所需假设不成立的情形中,通过非线性运动学来进行分析;通过用拦截弹可达集覆盖目标可达集的方法,将目标可达集分割并分配给各拦截弹,构建优势拦截编队阵形,各拦截弹通过末制导律和相应的触发时间实现多弹协同拦截,从而提升协同拦截效果,并且对不同性能的飞行器具有较好的兼容性。

本发明授权一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法在权利要求书中公布了:1.一种拦截高速高机动目标的协同末制导方法,其特征在于步骤如下: 步骤1:建立导弹和目标之间的数学模型 假设有n个拦截弹Mi和一个机动目标T,其中i=1,2,3……n-1,n;建立惯性坐标系XI-OI-YI,下标M和T分别表示拦截弹和目标,ri表示是第i枚拦截弹和目标之间的视线距离,λi为对应的视线角; 双方的运动方程以及相关约束为: 其中的下标i∈{T,M1,…,Mn}表示某一枚拦截弹或目标,Vi和θi是其速度和航向角,xi,yi是对应的坐标,ai是垂直于其速度方向的加速度,ai,max为加速度上限; 步骤2:对各个导弹的可达集进行分析 式1中的运动学方程可以表示为如下形式: 其中x和uit表示状态向量xi,yi,θi和控制输入,则t+Δt时刻的状态向量为 某一导弹或目标i在t+Δt时刻的可达集定义为在初始位置xit下,在t+Δt时刻可以到达的所有可能位置集合,即 其中uit,t+Δt是时间范围[t,t+Δt]内的连续控制指令,Φ表示在式3约束内的所有可行控制指令; 步骤3:基于最短路程来制定最短时间制导策略,进一步分析各导弹与目标的可达集前沿,所述的可达集前沿计算公式如下: 记所选导弹或目标为i,则其可达集前沿称为RSFi,计算公式为: RSFit,t+Δt∣xit=gVi,ai,max,xit,Δt=RSFi,R∪RSFi,L7 其中RSFi,R和RSFi,L分别为以航向为基准的RSFi右半边和左半边,计算公式为: 其中θi为航向角,和为右、左最小半径转弯圆的圆心坐标,分别等于和 是最小转弯半径,其值为Vi 2ai,max; 步骤4:分析各导弹与目标的交会态势 定义等时间线ETL为交会双方采用MTG制导策略时可以同时到达的一条连续边界,等时间线上的点定义为等时间点对最早等时间点对应的最快拦截轨迹的总长度进行计算,与最早等时间点对应的拦截轨迹长度为: 其中rMi和rT为导弹Mi和目标T的最小转弯半径,其值分别等于和 和φT是转弯轨迹对应在最小转弯半径圆中的圆心角,Ltan,i是两个转弯圆的公切线长度,Ltan,i的值随两圆内切或外切而不同: 其中和是点O1和O2的坐标,r1和r2是对应的转弯半径;导弹Mi的最早拦截时间记为tELT,i,由总轨迹长度LELT,i和交会双方速度之和VMi+VT计算得到,而最早的等时间点就是双方tELT,i时刻对应的可达集切点; 改进后的非线性运动学下零脱靶量拦截必要条件为:如果目标飞向ETL线上的任意位置,所引起的零控脱靶量ZEM′是可消除的,最终实现目标拦截; 步骤5:制定协同拦截末制导律: 其中的N为比例系数,ti为触发时间,为估计的目标加速度,在此设置为目标的真实加速度,tgo,i为预估弹目双方交会时间,ZEMi是实现协同的关键要素,如下所示: 式12表明该制导律所形成的轨迹是由直线和最小转弯半径圆弧组成的,上述制导律的轨迹属于Dubins轨迹;如果目标采用MTG制导律飞往ETLi线上的任意位置,制导律将等同于MTG,如果目标采用其他制导律飞行,则制导律将以最大能力机动来形成碰撞轨迹; 使用奇数枚拦截弹M1,…,Mn拦截机动目标T,在中末制导交班时刻t0,位于正中间的导弹与目标处于迎头碰撞轨迹,二者相对距离为 对目标航向角的覆盖范围为 协同编队设定为: 其中Δt是目标T逃逸出拦截弹Mi覆盖范围所花费的时间,其值为 式12中的触发时间为 其中tT,man为目标开始机动时刻与t0时刻的间隔; 步骤6:计算所需拦截弹数量: 为了覆盖目标按航向角衡量的整个机动范围,共需拦截弹数量为 其中符号为向上取整函数。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学,其通讯地址为:710072 陕西省西安市友谊西路;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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