本發(fā)明屬于制導(dǎo)，尤其涉及信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法。

背景技術(shù)：

1、巡飛彈是先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)和彈藥技術(shù)有機(jī)融合的新式制導(dǎo)武器，能在低空、低速的條件下到達(dá)指定目標(biāo)區(qū)域上空執(zhí)行“巡弋飛行”、“待命”、“偵察”、“打擊”等多種作戰(zhàn)任務(wù)，它不僅能同傳統(tǒng)彈藥一樣發(fā)射于不同的投放平臺，也可以向無人機(jī)一樣對作戰(zhàn)區(qū)域進(jìn)行巡航偵察，成本低于巡航導(dǎo)彈，能夠快速進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域，具有發(fā)射速度快、滯空時間長、戰(zhàn)術(shù)靈活等特點，可以將作戰(zhàn)場中的戰(zhàn)場偵察、目標(biāo)識別、毀傷效果評估等完美融為一體，具備迅速響應(yīng)和精準(zhǔn)打擊能力?，F(xiàn)有的精確打擊軌線生成方法主要包括遺傳算法、粒子群算法在內(nèi)的啟發(fā)式算法，傳統(tǒng)制導(dǎo)律算法，以及飛行擴(kuò)展節(jié)點法在內(nèi)的傳統(tǒng)圖搜索算法等。但以上研究很少考慮在信息不透明環(huán)境下巡飛彈精確打擊機(jī)動目標(biāo)軌線生成問題。

2、目前巡飛彈精確打擊機(jī)動目標(biāo)軌線生成方法存在以下缺陷：

3、1)在軌跡規(guī)劃與任務(wù)變更軌跡重構(gòu)方面，目前研究與應(yīng)用較為廣泛的啟發(fā)式算法雖然實現(xiàn)簡單，運行穩(wěn)定，但依賴于全局場景信息，計算量會隨著探索空間的增大、影響因素復(fù)雜度的升高而成指數(shù)上漲。對于復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境中敵方態(tài)勢變化，算法必須重新運行，難以兼顧在線實時性和全局最優(yōu)性。

4、2)在目標(biāo)精準(zhǔn)打擊方面，敵方關(guān)鍵目標(biāo)可能具有機(jī)動逃逸能力，可能通過蛇形機(jī)動等機(jī)動方式躲避我方巡飛彈打擊，導(dǎo)致我方巡飛彈脫靶率上升?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)制導(dǎo)率方法修正的算法(偏置比例制導(dǎo)律、最優(yōu)制導(dǎo)律等)大多針對靜止目標(biāo)，或者依賴于苛刻的假設(shè)條件，且缺乏長勢決策能力，無法應(yīng)對我動敵動的博弈場景?；谧顑?yōu)控制或啟發(fā)式算法的軌線生成方法優(yōu)化時間長，依賴于場景信息與敵方機(jī)動參數(shù)的精確信息，難以滿足機(jī)動目標(biāo)精打的實時響應(yīng)需求。

5、總之，目前巡飛彈軌跡動態(tài)規(guī)劃主要依賴于“人在回路內(nèi)”的指控模式，武器指揮控制的自動化水平不高，迫切需要研制智能化的巡飛彈機(jī)動目標(biāo)精確打擊技術(shù)。在信息不透明作戰(zhàn)環(huán)境下，敵方目標(biāo)信息無法準(zhǔn)確獲取，同時，敵方目標(biāo)可能具備躲避打擊的機(jī)動能力。在目標(biāo)抵近搜索階段，巡飛彈對信息不完備作戰(zhàn)環(huán)境適應(yīng)能力較差，現(xiàn)有的軌跡規(guī)劃算法在線調(diào)整困難，無法應(yīng)對目標(biāo)變化或任務(wù)變更下在線軌跡重構(gòu)的快速性和準(zhǔn)確性需求；在目標(biāo)精確打擊階段，目標(biāo)通過急動急停急轉(zhuǎn)等機(jī)動模式躲避攻擊，現(xiàn)有目標(biāo)精打算法缺乏長勢決策能力，存在脫靶量上升的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，以解決在目標(biāo)抵近搜索階段，巡飛彈對信息不完備作戰(zhàn)環(huán)境適應(yīng)能力較差，現(xiàn)有的軌跡規(guī)劃算法在線調(diào)整困難，無法應(yīng)對目標(biāo)變化或任務(wù)變更下在線軌跡重構(gòu)的快速性和準(zhǔn)確性需求；在目標(biāo)精確打擊階段，目標(biāo)通過急動急停急轉(zhuǎn)等機(jī)動模式躲避攻擊，現(xiàn)有目標(biāo)精打算法缺乏長勢決策能力，存在脫靶量上升的問題。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，其特征在于，包括：

3、步驟1：利用a*算法計算巡飛彈到達(dá)目標(biāo)的航跡，并對該航跡進(jìn)行平滑處理；

4、步驟2：根據(jù)平滑處理后的航跡計算出制導(dǎo)律，并以制導(dǎo)律為動作、以巡飛彈的向量為狀態(tài)利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，進(jìn)而對制導(dǎo)律進(jìn)行優(yōu)化使得巡飛彈對目標(biāo)完成精確打擊；

5、其中，步驟1中a*算法的回報函數(shù)為：

6、g＝α×q+β×b；

7、

8、

9、式中，α、β分別代表兩者的權(quán)重值；q為重要性概率的歸一值；b為路程長度歸一值；p為原始重要性概率，q+p＝1；llong為最長路程長度；lshort為最短路程長度；lnow為當(dāng)前路程長度。

10、進(jìn)一步地，其中，步驟2中深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的獎勵函數(shù)為：

11、

12、式中，表示第i個時間步修正后的單步獎勵；ri為第i個時間步修正前的單步獎勵，即密集型事件引導(dǎo)回報和稀疏型終態(tài)回報之和；γa為衰減因子，τ為該回合智能彈藥進(jìn)行的總時間步數(shù)，g為該回合結(jié)束時獲得的終態(tài)回報；

13、其中，密集型事件引導(dǎo)回報函數(shù)為：

14、rexp＝w1×(r1+r2)+w2×r3，

15、式中，w1、w2分別表示上述密集回報的權(quán)重系數(shù)；

16、其中，

17、r1＝distmt_old-distmt_now；r2＝vm×cosε；r3＝distmo_now-distmo_old；式中，distmt_old表示智能彈藥與目標(biāo)上一時刻的距離，distmt_now表示智能彈藥與目標(biāo)當(dāng)前時刻的距離；vm表示智能彈藥速度，ε表示智能彈藥速度矢量與目標(biāo)視線之間的夾角；distmo_now表示智能彈藥與禁飛區(qū)當(dāng)前時刻的距離，distmo_old表示智能彈藥與禁飛區(qū)上一時刻的距離。

18、進(jìn)一步地，其中，步驟2中巡飛彈的向量為：

19、

20、式中，distmt為彈目距離、ym為彈藥俯仰角、ψm為彈藥偏航角、εmt為彈目視線傾角，βmt為彈目視線偏角、vm為彈藥速度、dt為時間約束，dv為終端速度，da為終端角度。

21、本發(fā)明的有益效果是：

22、本發(fā)明是面向信息不透明環(huán)境下巡飛彈機(jī)動目標(biāo)精確打擊技術(shù)，針對作戰(zhàn)過程中敵方目標(biāo)可能存在隱真示假現(xiàn)象，以及我方傳感器觀測精度受限導(dǎo)致敵方目標(biāo)位置信息獲取不精確的問題，巡飛彈可以結(jié)合不可跨越區(qū)域約束與飛行約束，快速生成自主搜索方案，重構(gòu)軌線，完成敵方目標(biāo)的精確定位；在發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)后，針對目標(biāo)機(jī)動逃逸行為，巡飛彈能夠生成具有前瞻特性的機(jī)動策略，預(yù)判目標(biāo)未來機(jī)動路線，提高打擊精度；

23、本發(fā)明能夠?qū)⒋蟛糠周壽E優(yōu)化計算量轉(zhuǎn)移至離線訓(xùn)練階段，在目標(biāo)信息不精確的情況下，巡飛彈可以在線端到端生成機(jī)動策略，滿足精打算法時敏性要求，實現(xiàn)ooda環(huán)的快速閉合；

24、本發(fā)明利用交互式自學(xué)習(xí)方法使巡飛彈在離線環(huán)境中自發(fā)學(xué)習(xí)，應(yīng)對敵方目標(biāo)各類逃逸模式的機(jī)動策略，在線端到端生快速生成機(jī)動目標(biāo)精打制導(dǎo)軌線，滿足作戰(zhàn)時敏性要求，針對敵方目標(biāo)存在隱真示假，陣地轉(zhuǎn)移等行為，根據(jù)敵方潛在機(jī)動能力對其可能存在的作戰(zhàn)區(qū)域進(jìn)行快速覆蓋搜索；解決針對定位后的機(jī)動目標(biāo)精打問題。

技術(shù)特征：

1.信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，其特征在于，其中，步驟2中深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的獎勵函數(shù)為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，其特征在于，其中，步驟2中巡飛彈的向量為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了信息不透明下巡飛彈對機(jī)動目標(biāo)抵近搜索和精確打擊方法，包括：步驟1：利用A*算法計算巡飛彈到達(dá)目標(biāo)的航跡，并對該航跡進(jìn)行平滑處理；步驟2：根據(jù)平滑處理后的航跡計算出制導(dǎo)律，并以制導(dǎo)律為動作、以巡飛彈的向量為狀態(tài)利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，進(jìn)而對制導(dǎo)律進(jìn)行優(yōu)化使得巡飛彈對目標(biāo)完成精確打擊；本發(fā)明可以結(jié)合不可跨越區(qū)域約束與飛行約束，快速生成自主搜索方案，重構(gòu)軌線，完成敵方目標(biāo)的精確定位；在發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo)后，針對目標(biāo)機(jī)動逃逸行為，巡飛彈能夠生成具有前瞻特性的機(jī)動策略，預(yù)判目標(biāo)未來機(jī)動路線，提高打擊精度。

技術(shù)研發(fā)人員：黎海青,裴瀏玉,孫浩,曹傳碩,梁彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21