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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明提出基于哈里斯鹰粒子群的三维多导弹协同博弈制导律方法。所述方法首先，建立一个更精确的三维多导弹协同拦截机动目标的非线性模型，并开发一种精确的零控脱靶量计算方法。基于此方法，进一步构建了多导弹协同拦截的博弈性能目标函数。并采用了哈里斯鹰粒子群优化算法来计算制导指令，旨在以最优的燃料消耗实现最优的拦截效果。通过交战场景的仿真实验，验证了基于哈里斯鹰粒子群优化算法的三维协同博弈制导律的优越性和有效性。本发明所述方法提出了新的零控脱靶量概念、协同博弈性能目标函数和优化算法，为多导弹协同拦截机动目标提供了一种有效的解决方案。

主权项：1.基于哈里斯鹰粒子群的三维多拦截弹协同博弈制导律方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一：建立三维高超声速拦截弹动力学模型，得到三维协同动力学方程；步骤二：基于步骤一所述的三维协同动力学方程，得到多拦截弹协同零控脱靶量，设计三维多拦截弹协同博弈性能成本函数；步骤三：利用哈里斯鹰粒子群优化算法，得到最优决策制导指令；步骤四：结合所述三维高超声速拦截弹动力学模型与所述最优决策制导指令，进行三维多拦截弹协同拦截仿真实验分析；在步骤一中，定义OXYZ表示惯性坐标系，OlXlYlZl表示视线坐标系，Mi和Ti分别表示第i个拦截弹和机动目标，ri表示第i个拦截弹和机动目标之间的相对距离；qei和qbi分别表示第i个拦截弹和机动目标之间的视线倾角和视线偏角；第i个拦截弹的加速度和机动目标的加速度分别是AMi和ATi； 根据Coriolis定理，得到机动目标和第i个拦截弹的相对速度矢量在视线坐标系OlXlYlZl中的投影为 再次利用Coriolis定理，得机动目标和第i个拦截弹相对加速度矢量在视线坐标系OlXlYlZl中的投影为 其中，dVMidt表示机动目标和第i个拦截弹相对速度矢量相对惯性坐标系的绝对变化率在视线坐标系中的投影，Ω表示视线坐标系和惯性坐标系之间的角旋转率，定义如下： 联立方程2，3和4得三维的机动目标和第i个拦截弹相对运动的动力学方程为： 在步骤一中，令和则三维的机动目标和第i个拦截弹相对运动的动力学方程5重新表示为： 在式6中，Vri为机动目标和第i个拦截弹相对速度矢量的径向分量拦截弹；Vei和Vbi分别为机动目标和第i个拦截弹相对速度矢量在纵向平面内和侧向平面内的切向分量；拦截弹在三维空间里重新表示第i个拦截弹的拦截问题，T0是机动目标在惯性坐标系下的XZ的投影，表示机动目标的速度与平面MiTiT0所成的夹角；在步骤二中，第i个拦截弹的速度前置角λi被如下方程7表示：λi＝cosφicosθi7aT垂直于VT，定义机动目标坐标系XVYVZV,XV指向机动目标的速度方向，YV指向机动目标的加速度方向，ZV根据右手定则决定；机动目标在惯性坐标系下的速度和加速度分别为VT＝[Vxt,Vyt,Vzt]T和aT＝[axt,ayt,azt]T；由惯性坐标系到机动目标坐标系的转换矩阵被如下方程定义：CV＝CV1CV28其中 φT,θT由方程9得到： 其中 在机动目标坐标系，第i个拦截弹的位置以及速度分别定义为[xmvi,ymvi,zmvi]T和[vxmi,vymi,vzmi]T；在机动目标坐标系下机动目标的位置以及速度分别定义为[xtv,ytv,ztv]T和[vxt,vyt,vzt]T；在机动目标坐标系下，机动目标仅在XVYV运动，在t时刻方程10被得到： 拦截弹沿着直线拦截机动目标的剩余拦截时间tgoi被方程11得到： 其中 或者拦截弹沿着直线拦截机动目标的剩余拦截时间tgoi由求解下面方程12的根得到：其中 在步骤二中，多拦截弹协同零控脱靶量的定义如下：从当前时刻开始，拦截弹的制导指令为零，机动目标按照当前机动状态继续飞行，最终获得拦截弹和机动目标之间的最小距离；多拦截弹协同零控脱靶量 定义三维多拦截弹协同博弈性能成本函数 其中，Q＞0，Q是权重系数，um＝[aym1azm1...aymiazmi]T是多个拦截弹各自的视线倾角制导指令和视线偏角制导指令，是机动目标在惯性坐标系下Y方向和Z方向的加速度，γ是机动目标的机动比例系数，根据实际需求来假设；AMmax是拦截弹最大机动加速度，ATmax是机动目标的最大机动加速度。

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