专利名称：基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法
技术领域：
本发明涉及一种基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，可广泛应用于对协同突防能力要求较高、成本较高的飞行器等的发射时序优化算法领域。
背景技术：
在多飞行器协同突防过程中，飞行器的数量影响着集群的协同突防能力。目前，已 公开的文献表明，国内外在针对特定任务决策飞行器数量时经常使用饱和攻击的策略。采用数量的优势固然可以提高多飞行器的协同能力，然而一味的采用饱和攻击必然造成数量上的浪费，特别当飞行器的成本较高时，在满足突防任务要求的前提下确定多飞行器的最优发射数量和发射时序具有重要的研究意义和广泛的应用前景。此外，部分文献考虑了满足某一特征指标下的飞行器发射数量问题，但在建立多飞行器协同模型时大多采用概率论基本原理，将多飞行器认为是独立事件，将飞行器的数量认为是独立重复事件的检验次数，这忽略了数量不同时飞行器之间的协同程度的不同，导致该概率模型不能准确描述数量对集群协同突防的影响，进而影响着多飞行器的协同决策与控制。
发明内容
本发明提供一种基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，解决突防概率条件下的最优发射数量与发射时序问题。该基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，包括以下步骤第一步建立多飞行器对拦截方拦截系统的影响模型，分析飞行器数量不同对拦截能力的影响；第二步选取泊松分布、正态分布、平均分布三种典型分布，认为多飞行器到达防御区域的时间服从三种典型分布，将分布的参数作为变量，考虑时间因素对分布参数的影响，选取典型参数描述到达时间的分布，建立飞行器到达拦截区域时间分布模型；第三步将飞行器数量作为变量引入到达时间分布，建立飞行器数量、到达时间与突防概率的函数表；每个表中记录着服从某典型分布时飞行器数量与突防概率的对应关系;第四步根据指定的突防概率求解飞行器数量和飞行器到达时间分布参数根据指定的突防概率指标，通过第三步中所述的函数表计算飞行器不同数量条件下的突防概率表达式，进而通过三种典型分布的比较，确定满足突防概率指标条件下的所需最小数量，并记录此时飞行器到达时间服从的分布形式与参数；第五步基于发射时序约束库反解出飞行器最优发射时序根据最小飞行器数量，通过飞行器到达时间分布反解出飞行器的起飞时刻。在求解的过程中，通过建立飞行器起飞间隔时间最小来求解出同时满足该指标和起飞时序约束的起飞时间与次序。
本发明的有益效果本发明可广泛应用于无人飞行器的最小发射数量求解，在求解数量的基础上根据到达时间的分布求解出飞行器的最优发射时序。大大改善的饱和攻击时对发射数量的要求，使得以最优的发射数量满足指定突防概率的要求，明确了执行任务所需的最小数量，降低了发射的成本，提高了作战的效能。
具体实施例方式设共有N个飞行器能够执行突防任务，每个飞行器单独执行突防任务的概率为P，突防概率指标要求为匕，问题归纳为分析多飞行器群协同突防概率，当协同突防概率大于Pe时，确定所需的飞行器最小发射数量N1,并计算N1个飞行器的发射时间与次序，根据时间因素、空间因素、数量因素、威胁程度因素对多飞行器协同突防的影响，设a)时间因素对防御方系统探测、识别、跟踪/测轨、拦截的影响P t ；P t Ji = ^ti, tp，其中，\为第i个飞行器到达某一关键防御点的时刻。b)空间因素对防御方系统探测、识别、跟踪/测轨、拦截的影响P pPpji = f2 (Yil7j),其中，Yi为第i个飞行器的空间位置。c)数量因素对防御方系统探测、识别、跟踪/测轨、拦截的影响P NP N」i = f 3 (N),其中，N为飞行器数量。d)威胁程度因素对防御方系统探测、识别、跟踪/测轨、拦截的影响P dP d Ji = ·4(φ，Vi, dj, Vj)，其中，Cli为某一威胁判定时刻第i个飞行器与敌方待打击目标的距离，Vi为某一威胁判定时刻第i个飞行器的速度。因此在集群协同突防的情况下，第i个飞行器的突防概率Pmw」为
NP m.=Pt+ Σ iP^fl-Pp_JrPN_JrPd_Ji)^-Pd Pnew i 同时从侧面描述了在多飞行器协同突防的情况下防御方的拦截能力。本实施例以飞行器到达拦截区域 时间按泊松分布为例，泊松分布的概率分布函数为厂=1,2,…，句，当分布参数不同时，飞行器在同一时刻到达拦截区域的数
K!
量不同。而在同一时刻飞行器数量的不同影响着多飞行器的整体突防概率，因此多飞行器突防系统可描述为如下突防概率模型Pswarm = g( λ ,k, Pnew_i (k)),其中，λ为典型分布的参数，设共取m个典型分布参数，k为所需飞行器的数量，Pnew i为在多飞行器协同突防的情况下，第i个飞行器的突防概率，其为飞行器数量k的函数。在已建立的突防概率模型基础上，以飞行器数量、典型分布的参数作为两个独立的变量，确定变量不同情况下的飞行器整体突防概率表达式，并建立概率二维变量表，如下表所示表I到达时间服从泊松分布时多飞行器协同突防概率表
权利要求
1.基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步建立多飞行器对拦截方拦截系统的影响模型，分析飞行器数量不同对拦截能力的影响； 第二步选取泊松分布、正态分布、平均分布三种典型分布，认为多飞行器到达防御区域的时间服从三种典型分布，将分布的参数作为变量，考虑时间因素对分布参数的影响，选取典型参数描述到达时间的分布，建立飞行器到达拦截区域时间分布模型； 第三步将飞行器数量作为变量引入到达时间分布，建立飞行器数量、到达时间与突防概率的函数表；每个表中记录着服从某典型分布时飞行器数量与突防概率的对应关系； 第四步根据指定的突防概率求解飞行器数量和飞行器到达时间分布参数根据指定的突防概率指标，通过第三步中所述的函数表计算飞行器不同数量条件下的突防概率表达式，进而通过三种典型分布的比较，确定满足突防概率指标条件下的所需最小数量，并记录此时飞行器到达时间服从的分布形式与参数； 第五步基于发射时序约束库反解出飞行器最优发射时序根据最小飞行器数量，通过飞行器到达时间分布反解出飞行器的起飞时刻。
2.如权利要求I所述的基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，其特征在于，其中第五步在求解的过程中，通过建立飞行器起飞间隔时间最小来求解出同时满足该指标和起飞时序约束的起飞时间与次序。
3.如权利要求I或2所述的基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，其特征在于，第一步中根据时间因素、空间因素、数量因素、威胁程度因素对多飞行器协同突防的影响建立多飞行器对拦截方拦截系统的影响模型； a)时间因素对防御方系统探测、识别、跟踪测轨、拦截的影响Pt; P t Ji = ^ai, tp,其中，ti为第i个飞行器到达某一关键防御点的时刻； b)空间因素对防御方系统探测、识别、跟踪测轨、拦截的影响Pp P PJi = f2(yi, Yj),其中，Yi为第i个飞行器的空间位置； c)数量因素对防御方系统探测、识别、跟踪测轨、拦截的影响Pn PNJi = f3(N),其中，N为飞行器数量； d)威胁程度因素对防御方系统探测、识别、跟踪测轨、拦截的影响Pd Pd ji = ^((IijVi, CljlVj),其中，Cli为某一威胁判定时刻第i个飞行器与敌方待打击目标的距离，Vi为某一威胁判定时刻第i个飞行器的速度； 因此在集群协同突防的情况下，第i个飞行器的突防概率Pnrau为
全文摘要
本发明提供一种基于突防任务要求的多飞行器发射数量与时序优化方法，解决突防概率条件下的最优发射数量与发射时序问题。第一步建立多飞行器对拦截方拦截系统的影响模型，分析飞行器数量不同对拦截能力的影响；第二步建立飞行器到达拦截区域时间分布模型；第三步将飞行器数量作为变量引入到达时间分布，建立飞行器数量、到达时间与突防概率的函数表；第四步根据指定的突防概率求解飞行器数量和飞行器到达时间分布参数第五步基于发射时序约束库反解出飞行器最优发射时序根据最小飞行器数量，通过飞行器到达时间分布反解出飞行器的起飞时刻。
文档编号G06F19/00GK102819665SQ20121025251
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者于剑桥, 张思宇, 罗冠辰, 杨盛庆, 王亚飞, 许诺, 王林林, 邓启波 申请人:北京理工大学