申请/专利权人：中国人民解放军海军航空大学

申请日：2023-12-07

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117371256B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2024.01.26#实质审查的生效;2024.01.09#公开

摘要：本发明涉及一种多类型多数量平台部署设置方案规划方法，属于方案规划技术应用领域。为了仅知道目标的来袭方向，以及我方平台可部署区域的情况下，以满足总拦截效果最优的两种类型平台的部署问题，提供一种多类型多数量平台优化部署方法，该方法涉及两种类型多数量平台的协同部署，解决了如何确定平台的位置，使得平台I部署后，平台II对部署薄弱环节进行补盲后，使得目标拦截任务的完成可靠性最高。一种多类型多数量平台部署设置方案规划方法，包括以下步骤：一、构建系统坐标系，确定系统实际杀伤域在系统坐标系下的表示二、确定两个I型平台的最优部署位置三、针对I型平台的薄弱环节，使用四个II型平台进行补盲。

主权项：1.多类型多反导平台优化部署方法，其特征在于：包括以下步骤：一、构建系统坐标系，确定系统实际杀伤域在系统坐标系下的表示以北天东坐标系NUE为参考，建立新的坐标系，系统在北天东坐标系下坐标为，雷达法线方向为，以为坐标原点，从轴正方向看向平面，轴单位向量顺时针旋转，得到新的向量，以为坐标原点，平行于的方向为坐标轴，方向与相同，与轴平行且同向，的确定满足右手规则，建立新的坐标系；目标来袭方向为来袭目标轨迹在面的投影向量，杀伤域坐标系中坐标轴与平行，且方向相反，轴与轴的夹角为向量与轴的夹角，这个夹角是负的； 坐标系为坐标系中从轴正向俯视时顺时针旋转得到的；目标轨迹在的投影向量的反向向量为，式中：，——初始时刻目标在坐标系的坐标；，——落点时刻目标在坐标系的坐标；定义轴单位向量=，于是的夹角为（1），若，则，若，则；根据公式（1），有；在系下利用球面坐标，杀伤域的两个侧界表示为和，于是在坐标系下，利用球面坐标，理论杀伤域的两个侧界分别表示为 ,,在和坐标系下，近界都为最小杀伤斜距为半径的球面，远界都为最大杀伤斜距为半径的球面；在坐标系下，利用球面坐标，近界和远界的分别为70km和200km，表示为,,在坐标系下，利用直角坐标，高界和低界表示为,,高近界由平台雷达的最大俯仰角确定，在坐标系下，利用球面坐标表示为；来袭目标的实际杀伤域是雷达扇区和理论杀伤域相重合的部分，在雷达扇区靠近雷达两侧最大方位角的位置，受雷达扇区的影响，实际杀伤域会变小；当时，杀伤域的一侧为雷达扇区的某一侧边界，在雷达扇区内的杀伤域是实际杀伤域；当时，杀伤域不在雷达扇区内，对于目标来说，不存在实际杀伤域；实际杀伤域为理论杀伤域和雷达扇区的交集，当时实际杀伤域两个侧界为 ，，于是有；在坐标系下，借助球面坐标和直角坐标，实际杀伤域表示如下 ；二、确定两个I型平台的最优部署位置在步骤一构建的系统坐标系中，确定每个I型平台中每个部署位置最优的雷达法线方向，以最优位置确定非线性0-1整数规划模型，通过计算得到两个I型平台的最优部署位置；确定I型平台中每个部署位置最优的雷达法线方向包括以下步骤：A、确定每个部署位置在系统坐标下的坐标参数方程给出m个来袭目标的弹道轨迹数据，以及N个部署位置坐标数据，根据每个目标的弹道轨迹数据，得到每个目标在坐标系下的坐标，通过拟合，得到每个坐标随时间t的变化关系，即，其中；给定平台500个可部署位置，对于第个位置坐标，取雷达法线方向为，在系统坐标系下，某个来袭目标三个坐标参数方程为 ；B、确定目标函数第i个目标落在实际杀伤区内的时间，为决策变量，其中表示第i个目标落在实际杀伤区的最大时刻，表示第i个目标落在实际杀伤区的最小时刻，和必须要落在实际杀伤区的边界上，令；表示第i个目标落在实际杀伤区的时间，为构造优化模型求雷达的最优法线方向，其中目标函数为所有目标之和最大，从而确保拦截弧段和发射弧段的时长和最长，目标函数为 ；C、确定步骤B中目标函数的约束条件高低界约束条件为 ，其中，表示部署在第k个位置的平台在NUE坐标系下坐标； 表示第i个来袭目标位最远拦截点时U轴坐标，表示第i个来袭目标位最近拦截点时U轴坐标；远近界约束条件为 ；表示第i个来袭目标到第k个位置部署的平台的距离满足介于远近界之间；系统导弹俯仰角约束条件为，即，于是有如下的约束 ，当，即时，根据实际杀伤域的定义，需要满足侧界约束为，即，又因为，于是有，，当满足 ，时，约束条件为 D、根据步骤B确定的目标函数和步骤C确定的约束条件，针对变量采用变步长搜索算法，针对每一个部署位置，求解出最优的雷达法线方向；以最优位置确定非线性0-1整数规划模型包括以m个目标在两个I型平台下发射弧段之和分布均衡为目标确定非线性0-1整数规划模型或以m个目标在两个I型平台下发射弧段之和总和为目标确定非线性0-1整数规划模型；所述以m个目标在两个I型平台下发射弧段之和分布均衡为目标确定非线性0-1整数规划模型具体包括以下步骤：A、引入0-1变量： B、确定目标函数：第i个目标落在两个系统实际杀伤域内的发射弧段时长为，令目的是希望m个目标的时长比较均衡，相差不大，令，于是有目标函数，C、确定约束条件：只能选择s个位置放置I型平台，故有约束条件为任意两个系统之间的距离最少为5km，将上述约束条件进行放缩，故有约束条件为增加过滤矩阵，当两个部署位置间的距离小于5km时，表示该两个部署位置不能同时部署两个平台，即，因此引入过滤条件后，可以使得求解时的搜索区域简化，提高搜索效率；其中，于是约束条件为式中：——N位置点对应的0-1变量组成的向量；——距离矩阵，元素表示第i个位置到第j个位置的距离；定义0-1变量要使落在实际杀伤域内的目标尽可能多，即满足约束条件；D、根据步骤B的目标函数和步骤C的约束条件，建立如下的规划模型 E、采用遍历计算求解步骤D得到的模型，找到最优解；所述以m个目标在两个I型平台下发射弧段之和总和为目标确定非线性0-1整数规划模型具体包括以下步骤：A、引入0-1变量：B、确定目标函数：第i个目标落在两个系统实际杀伤域内的发射弧段时长为，令两个平台对m个目标落入实际杀伤域的弧段时长和最长，即，于是有目标函数；C、确定约束条件：只能选择s个位置放置I型平台，故有约束条件为：任意两个平台之间的距离最少为5km，将上述约束条件进行放缩，故有约束条件为增加过滤矩阵，当两个部署位置间的距离小于5km时，表示该两个部署位置不能同时部署两个平台，即，因此引入过滤条件后，可以使得求解时的搜索区域简化，提高搜索效率；其中，于是约束条件为式中：——N位置点对应的0-1变量组成的向量；——距离矩阵，元素表示第i个位置到第j个位置的距离；定义0-1变量要使落在实际杀伤域内的目标尽可能多，即满足约束条件；D、根据步骤B的目标函数和步骤C的约束条件，建立如下的规划模型 E、采用遍历计算求解步骤D得到的模型，找到最优解；三、针对I型平台的薄弱环节，使用四个II型平台进行补盲在步骤一构建的系统坐标系中，计算出每个II型平台拦截弧段与发射弧段时长以及每个目标位置最优雷达法向角度矩阵，建立四个II型平台最优放置位置的模型以及确定最优部署点位置；II型平台拦截弧段与发射弧段时长包括以下步骤：A、确定II型平台参数，具体如下：-45°—45°——系统雷达的方位角；0°—75°——系统高低角；方位角确定的两个平面为和；俯角确定平面为平面；仰角确定平面为；最远探测圆面为；式中：——目标的RCS；——为雷达探测半径，单位为km；最远探测点是满足如下约束条件且时刻最小的点 计算最远探测点对应的时间为，为最远探测半径实际杀伤域表示如下 ，导弹只能和目标在杀伤域内遭遇，我方导弹沿直线飞行，飞行轨迹与面的夹角在；设目标某时刻轨迹球面坐标为，直角坐标为，只有在时刻时，目标位于杀伤域内，且满足的点，是位于拦截弧段上的点，于是有 满足上式的点中时刻最大的对应的点为最近拦截点，时刻最小的为最远拦截点；目标被探测到时的轨迹点坐标为，系统经过一段时间后发射导弹，为系统最小反应时间12s，然后才可以发射导弹，此时轨迹点坐标为，导弹发射后，以kms的速度飞行，将沿着直线飞向目标预计到达的拦截位置，此时轨迹点坐标为，于是有 取，则时刻对应的点为最远拦截点；于是拦截弧段的时长为；根据最远拦截点的时间，其对应的轨迹坐标为，于是最远发射点的时间为，最近拦截点的时间为，其对应的轨迹坐标为，发射点的时间为得到发射弧段时长为；计算每个目标各位置最优雷达法向角度矩阵包括以下步骤：A、确定目标函数：对于第i个目标，第j个位置，求最优雷达法向方向的模型如下：设第i个目标落在实际杀伤区的最大时刻和最小时刻为和于是有目标函数为，B、确定约束条件：高低界约束条件为远近界约束条件为系统导弹俯仰角约束为，即，于是有如下约束条件 当，即时，根据实际杀伤域的定义，需要满足侧界约束为，即，又因为于是有于是当满足， 时，有约束条件为C、根据步骤A确定的目标函数和步骤B确定的约束条件，针对变量采用变步长搜索算法，针对每一个部署位置，求解出平台II的最优的雷达法线方向；D、针对每个目标构造最优雷达法向方向矩阵：针对每个目标构造最优雷达法向方向矩阵，若无论选择什么方向的法线方向，第i个目标都不能落入到第j个位置放置的平台II的实际杀伤区内，则，否则为第j个位置的平台对于第i个来袭目标轨迹与实际杀伤区的交叉弧段时长；建立四个II型平台最优放置位置的模型、确定最优部署点位置包括以下步骤：A、引入0-1变量：，表示两个平台I安放好后，对于第j个目标位于实际杀伤区的时长之和；B、确定目标函数：，，C、采用遍历计算求解步骤B得到的目标函数，找到最优解，即得到最优部署区域；D、确定最优部署区域后，在最优部署区域的小网格区间内利用步骤A到C限定步长重新进行搜索，从而确定最优的部署点位置。

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百度查询： 中国人民解放军海军航空大学 一种多类型多数量平台部署设置方案规划方法

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