一种基于蜂群飞行器的空间集群作战方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113625746A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110837451.0(22)申请日2021.07.23(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人徐明白雪郑亚茹胡海霞严晗杨志于灵惠马林(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人茹阿昌(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书3页说明书14页附图9页(54)发明名称一种基于蜂群飞行器的空间集群作战方法及系统(57)摘要本申请公开了一种基于蜂群飞行器的空间集群作战方法及系统，该方法包括：构建空间集群运动模型，空间集群运动模型包括母舰运动模型以及空间集群相对运动模型；根据空间集群运动模型确定空间集群的当前状态和目标状态，根据当前状态和目标状态构建空间集群所对应的整体态势评估函数；根据整体态势评估函数对当前环境信息和态势信息进行评估得到当前集群作战环境的态势评估结果；获取当前目标星参数和母舰状态，根据目标星参数、母舰状态以及态势评估结果确定空间集群所对应的作战行为集和决策方法集，以及根据作战行为集和决策方法集控制空间集群对目标星进行打击。本申请解决了现有技术中集群作战方式无法满足空间集群作战的需求的技术问题。CN113625746ACN113625746A权利要求书1/3页1.一种基于蜂群飞行器的空间集群作战方法，其特征在于，包括：构建空间集群运动模型，所述空间集群运动模型包括母舰运动模型以及空间集群相对运动模型；根据所述空间集群运动模型确定空间集群的当前状态和目标状态，根据所述当前状态和目标状态构建空间集群所对应的整体态势评估函数；采集空间集群的当前环境信息和态势信息，根据所述整体态势评估函数对所述当前环境信息和态势信息进行评估得到当前集群作战环境的态势评估结果；获取当前目标星参数和母舰状态，根据所述目标星参数、所述母舰状态以及所述态势评估结果确定空间集群所对应的作战行为集和决策方法集，以及根据所述作战行为集和决策方法集控制空间集群对目标星进行打击。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建空间集群运动模型，包括：通过如下公式构建母舰运动模型：其中，r表示母舰相对地球惯性坐标系的状态量；表示r的二阶导数；μ表示地球引力常数；通过如下公式构建空间集群相对运动模型：其中，Xij表示空间集群中第i个打击星在第j轮打击中相对指挥星的运动状态量，i表示空间集群中打击星的标号，i＝1，2，3，...，N，j表示打击轮数；表示Xij的变化率；Φij表示Xij的系数矩阵；uij表示小推力发动机提供的对空间集群中第i个打击星在第j轮打击中施加的控制加速度。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述当前状态和目标状态构建空间集群所对应的整体态势评估函数，包括：根据所述当前状态和目标状态构建角度优势函数、速度优势函数、轨道高度优势函数、距离优势函数以及效能优势函数；根据预设的Sigmoid函数、所述角度优势函数、速度优势函数、轨道高度优势函数、距离优势函数以及效能优势函数构建所述整体态势评估函数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据预设的Sigmoid函数、所述角度优势函数、速度优势函数、轨道高度优势函数、距离优势函数以及效能优势函数构建所述整体态势评估函数，包括：通过下式构建所述整体态势评估函数：其中，T表示所述整体态势评估函数；κA表示角度优势函数；kV表示速度优势函数；κH表示轨道高度优势函数；κD表示距离优势函数；κE表示效能优势函数；2CN113625746A权利要求书2/3页均表示预设的Sigmoid函数，ωk和βk均为预设的权重参数，k＝1，2，3，4，5。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述整体态势评估函数对所述当前环境信息和态势信息进行评估得到当前集群作战环境的态势评估结果，包括：根据所述整体态势评估函数确定所述当前环境信息和态势信息所对应的态势评估值；判断所述态势评估值是否不小于预设阈值；若不小于，则确定态势评估结果为当前空间集群的作战环境处于优势；否则，态势评估结果为当前空间集群的作战环境处于劣势。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述作战行为集和所述决策方法集为第一轮打击所对应的作战行为集和决策方法集，根据所述目标星参数、所述母舰状态以及所述态势评估结果确定空间集群所对应的作战行为集和决策方法集，包括：根据所述目标星参数、所述母舰状态以及所述态势评估结果确定第一轮打击所对应的打击模式以及打击星组中打击星数量，根据所述打击模式和所述打击星数量得到所述作战行为集；根据所述作战行为集和所述态势评估结果确定第一轮打击所对应的打击指令，根据所述打击指令得到所述决策方法集，