申请/专利权人：四川大学

申请日：2023-09-27

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN117348392B

主分类号：G05B13/04

分类号：G05B13/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2024.03.29#实质审查的生效;2024.01.05#公开

摘要：本发明公开了一种多机近距空战机动决策分布式优化方法，涉及飞行器机动决策技术领域，包括：构建单机近距空战优势函数、多对单协同近距空战优势函数和单对多近距空战优势函数；构建飞行器近距空战机动决策最优控制问题；采用hp自适应伪谱法将飞行器近距空战机动决策最优控制问题近似为第一在线可解的非线性规划问题；基于第一在线可解的非线性规划问题和多机通信拓扑，构建基于通信拓扑的第二在线可解的非线性规划问题；对在线可解的非线性规划问题进行求解得到我方飞行器的近距空战机动决策。本发明能够适用于多机空战复杂场景，便于移植和扩展；具有较好的算法可解释性且具备决策安全性，面向不同飞行器型号或飞行器数量时不需重新训练。

主权项：1.一种多机近距空战机动决策分布式优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过目标分配算法将多机作战任务划分为单机近距空战、多对单协同近距空战和单对多近距空战；S2、构建近距空战优势函数，包括单机近距空战优势函数、多对单协同近距空战优势函数和单对多近距空战优势函数，其中，对于单对多近距空战情形，我方飞行器根据空战对象选择机制从多个敌方飞行器中选择对自身威胁最大的敌方飞行器作为空战对象，然后计算我方飞行器相对于该空战对象的单机近距空战优势函数，作为单对多近距空战的优势函数，多对单协同近距空战优势函数，是在单机近距空战优势函数的基础上，以实现多个我方飞行器均匀几何分布下的作战角度协同，压缩一个敌方飞行器的逃逸空间而设计的函数；S3、从最优控制的角度出发，基于近距空战优势函数、飞行器质点动力学模型和飞行器实际机动性能安全约束构建飞行器近距空战机动决策最优控制问题；S4、采用hp自适应伪谱法将飞行器近距空战机动决策最优控制问题近似为第一在线可解的非线性规划问题；S5、基于第一在线可解的非线性规划问题和多机通信拓扑，构建基于通信拓扑的第二在线可解的非线性规划问题；S6、对于单机近距空战和单对多近距空战，通过对第一在线可解的非线性规划问题进行求解得到我方飞行器的近距空战机动决策，对于多对单协同近距空战，通过对第二在线可解的非线性规划问题进行求解得到我方飞行器的近距空战机动决策；步骤S2中，单机近距空战优势函数包括距离优势Td，角度优势Ta和高度优势Th；设我方飞行器武器攻击范围为dm，若两机当前距离为d，打击距离范围为[dmin,dmax]，则：距离优势为： 式中，σ1,σ2为两个控制距离优势值上升坡度的参数；角度优势为： 其中，φ为目标方位角，q为目标进入角；设定我方飞行器与敌方飞行器间的最佳高度差为Δh∈[Δhmin,Δhmin]，当前我方飞行器与敌方飞行器的相对高度为Δh0时，高度优势为： 式中，σ3,σ4为两个控制高度优势值上升坡度的参数；构建我方飞行器的单机近距空战优势函数为：R1＝ωaTa+ωdTd+ωhTh其中，权重系数ωa,ωd,ωh均大于0，且满足ωa+ωd+ωh＝1；第一在线可解的非线性规划问题为： k＝1,2,...,K,n＝1,2,...,NkX1,1＝x0CxXk,n≤0,k＝1,2,...,K,n＝1,2,...,Nk+1CuUk,n≤0,k＝1,2,...,K,n＝1,2,...,Nk第二在线可解的非线性规划问题为： k＝1,2,...,K,n＝1,2,...,Nk 其中，分别为飞行器j和飞行器i的状态，为飞行器的控制变量，状态uj*为飞行器j的最优解，flagcij＝1代表飞行器j和飞行器i之间能够互相通信，反之则不能通信，即如果在k时刻，飞行器j和飞行器i之间能够互相通信，则飞行器j可以将飞行器i的当前状态近似认为是未来短时间tf内的机动状态，相反，如果飞行器之间不能通信，则飞行器j利用飞行器i上一时刻的最优控制量ui*所对应的状态量作为未来的状态近似。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 四川大学 一种多机近距空战机动决策分布式优化方法

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