一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，特別涉及一種具有可變RCS(雷達(dá)發(fā)射面積)特性的隱身飛機(jī)的一種航路規(guī)劃方法。1)首先對(duì)飛機(jī)的三維RCS進(jìn)行分析，找出RCS具有極小值的各個(gè)入射方向，以此作為飛機(jī)飛行時(shí)允許對(duì)準(zhǔn)敵方雷達(dá)的方向；2)然后，依據(jù)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)這些入射方向進(jìn)行分組，找出各個(gè)方向下，飛機(jī)該繼續(xù)做何種運(yùn)動(dòng)，才能保證飛機(jī)能夠繼續(xù)保持極小RCS，以此作為最適合突防的航路方向；3)在飛機(jī)當(dāng)前的位置和姿態(tài)下，如果飛機(jī)經(jīng)過(guò)短暫的機(jī)動(dòng)，能切換到2)中篩選出的某條航路方向，則該航路方向?yàn)檫m宜突防方向。如果不能，則尋找盡量保證對(duì)最重要的威脅(最近的雷達(dá)、能力最強(qiáng)的雷達(dá))實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避的航路。
【專利說(shuō)明】一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，特別涉及一種具有可變RCS(雷達(dá)發(fā)射面積)特性的隱身飛機(jī)的一種航路規(guī)劃方法，尤其是強(qiáng)實(shí)時(shí)性約束下的利用飛機(jī)RCS幾何特征的航路規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隱身飛機(jī)隨入射雷達(dá)波的角度不同具有不同的RCS。隱身突防的基本原理，就是飛機(jī)飛行過(guò)程中，盡量把較小的RCS面對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)。現(xiàn)有的航路規(guī)劃方法都是把飛機(jī)的角度參數(shù)增廣為需要被優(yōu)化的量，利用優(yōu)化算法或搜索算法進(jìn)行求解。這樣，可以把隱身飛機(jī)在三維空間中的航路規(guī)劃問(wèn)題，轉(zhuǎn)換為對(duì)隱身飛機(jī)在三維空間內(nèi)的點(diǎn)位置和該點(diǎn)處的三個(gè)姿態(tài)角的搜索。這會(huì)導(dǎo)致航路規(guī)劃的待規(guī)劃空間維數(shù)由3維增廣到6維，算法的計(jì)算量大大增力口，機(jī)載有限計(jì)算資源下的實(shí)時(shí)航路規(guī)劃計(jì)算很難實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述缺陷，本發(fā)明目的在于提供一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，該方法是一種強(qiáng)實(shí)時(shí)性約束下、三維空間內(nèi)、基于隱身飛機(jī)三維RCS幾何特征的航路規(guī)劃方法，以實(shí)現(xiàn)空中在線狀態(tài)下、利用機(jī)載計(jì)算平臺(tái)能夠快速進(jìn)行的航路規(guī)劃。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
1、一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，包括如下步驟:
1)首先對(duì)飛機(jī)的三維RCS進(jìn)行分析，找出RCS具有極小值的各個(gè)入射方向，以此作為飛機(jī)飛行時(shí)允許對(duì)準(zhǔn)敵方雷達(dá)的方向；
2)然后，依據(jù)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)這些入射方向進(jìn)行分組，找出各個(gè)方向下，飛機(jī)該繼續(xù)做何種運(yùn)動(dòng)，才能保證飛機(jī)能夠繼續(xù)保持極小RCS，以此作為最適合突防的航路方向；
3)在飛機(jī)當(dāng)前的位置和姿態(tài)下，如果飛機(jī)經(jīng)過(guò)短暫的機(jī)動(dòng)，能切換到2)中篩選出的某條航路方向，則該航路方向?yàn)檫m宜突防方向。如果不能，則尋找盡量保證對(duì)最重要的威脅(最近的雷達(dá)、能力最強(qiáng)的雷達(dá))實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避的航路；
具體的規(guī)劃準(zhǔn)則如下:
A、采用最小RCS方法對(duì)任意一個(gè)雷達(dá)&的規(guī)避分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則:
1.準(zhǔn)則1:沿著過(guò)A的徑向，進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑；
i1.準(zhǔn)則2:沿著過(guò)&的徑向，進(jìn)行傾斜轉(zhuǎn)彎；
B、采用最小RCS方法對(duì)任意一對(duì)雷達(dá)&、慫的規(guī)避則分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則:
1.準(zhǔn)則3:沿著過(guò)&、慫連線的平面，平行于&、慫連線飛行，最典型的動(dòng)作是過(guò)該連線的垂面進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑；
i1.準(zhǔn)則4:沿著過(guò)&、慫連線的中垂面，在控制好高度的條件下，保證雙側(cè)的最小RCS能正好同時(shí)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)雷達(dá)；
C、采用最小RCS方法對(duì)2n+l個(gè)雷達(dá)的規(guī)避則分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則:
ii1.準(zhǔn)則5:某個(gè)方向?qū)τ谄渲?n個(gè)雷達(dá)都可以成功突防，若該方向在第2n+l個(gè)雷達(dá)的徑向上，則該方向也能成功對(duì)第2n+l個(gè)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)突防，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全體雷達(dá)的突防；
iv.準(zhǔn)則6:如果其它雷達(dá)都距離比較遠(yuǎn)，則飛機(jī)的突防過(guò)程中主要考慮離它最近的
一組雷達(dá)。
[0005]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明可以保證隱身飛機(jī)在空中突然遭遇嚴(yán)重威脅條件下的及時(shí)反應(yīng)能力，避免傳統(tǒng)方法的反復(fù)迭代運(yùn)算導(dǎo)致的無(wú)法及時(shí)收斂的問(wèn)題。從而提高了隱身飛機(jī)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用能力。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明典型隱身飛機(jī)三維RCS仿真圖和極小RCS入射方向俯視圖。
[0007]圖2為本發(fā)明典型隱身飛機(jī)三維RCS仿真圖和極小RCS入射方向側(cè)視圖。
[0008]圖3為本發(fā)明典型隱身飛機(jī)三維RCS仿真圖和極小RCS入射方向迎面視圖。
[0009]圖4為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的迎頭打擊方案的迎頭打擊航路示意側(cè)視圖。
[0010]圖5為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的迎頭打擊方案的迎頭打擊航路示意俯視圖。
[0011]圖6為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的迎頭打擊方案的徑直逃跑航路示意側(cè)視圖。
[0012]圖7為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的迎頭打擊方案的徑直逃跑航路示意俯視圖。
[0013]圖8為本發(fā)明雙雷達(dá)組網(wǎng)條件下的入侵迎頭打擊航路示意側(cè)視圖。
[0014]圖9為本發(fā)明雙雷達(dá)組網(wǎng)條件下的入侵迎頭打擊航路示意俯視圖。
[0015]圖10為本發(fā)明多雷達(dá)組網(wǎng)條件下的側(cè)方位徑直逃跑示意圖。
[0016]圖11為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的傾斜左轉(zhuǎn)彎示意圖。
[0017]圖12為本發(fā)明單個(gè)雷達(dá)威脅下的傾斜右轉(zhuǎn)彎示意圖。
[0018]圖13為本發(fā)明利用傾斜轉(zhuǎn)彎實(shí)現(xiàn)至徑直逃跑的方向切換示意圖。
[0019]圖14為本發(fā)明利用四次相反方向的傾斜轉(zhuǎn)彎實(shí)現(xiàn)直行過(guò)程中的雷達(dá)規(guī)避示意圖。
[0020]圖15為本發(fā)明兩個(gè)雷達(dá)組網(wǎng)下的居中突圍迎面視圖。
[0021]圖16為本發(fā)明兩個(gè)雷達(dá)組網(wǎng)下的居中突圍俯視圖。
[0022]圖17為本發(fā)明居中突圍的戰(zhàn)術(shù)使用。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖f 17對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，包括如下步驟:
依據(jù)圖1、2、3給出的隱身飛機(jī)的RCS幾何特征，該發(fā)明對(duì)應(yīng)的航路規(guī)劃模式有:迎頭打擊和徑直逃跑、傾斜拐彎和居中突圍兩類。如圖4?17所示。
[0024]I)首先對(duì)飛機(jī)的三維RCS進(jìn)行分析，找出RCS具有極小值的各個(gè)入射方向，以此作為飛機(jī)飛行時(shí)允許對(duì)準(zhǔn)敵方雷達(dá)的方向；
2)然后，依據(jù)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)這些入射方向進(jìn)行分組，找出各個(gè)方向下，飛機(jī)該繼續(xù)做何種運(yùn)動(dòng)，才能保證飛機(jī)能夠繼續(xù)保持極小RCS，以此作為最適合突防的航路方向；
3)在飛機(jī)當(dāng)前的位置和姿態(tài)下，如果飛機(jī)經(jīng)過(guò)短暫的機(jī)動(dòng)，能切換到2)中篩選出的某條航路方向，則該航路方向?yàn)檫m宜突防方向。如果不能，則尋找盡量保證對(duì)最重要的威脅(最近的雷達(dá)、能力最強(qiáng)的雷達(dá))實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避的航路；
下面對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步歸納，可以發(fā)現(xiàn)采用最小RCS方法對(duì)任意一個(gè)雷達(dá)&的規(guī)避分為兩個(gè)突防方向。由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則:
i.準(zhǔn)則1:沿著過(guò)&的徑向，進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑。如圖4、5、6、7。
[0025]ii.準(zhǔn)則2:沿著過(guò)&的徑向,進(jìn)行傾斜轉(zhuǎn)彎,如圖11、12、13、14。
[0026]采用最小RCS方法對(duì)任意一對(duì)雷達(dá)&、慫的規(guī)避則分為兩個(gè)突防方向。由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則:
i.準(zhǔn)則3:沿著過(guò)&、慫連線的平面，平行于&、慫連線飛行。最典型的動(dòng)作是過(guò)該連線的垂面進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑。如圖8、9。
[0027]ii.準(zhǔn)則4:沿著過(guò)&、慫連線的中垂面，在控制好高度的條件下，保證雙側(cè)的最小RCS能正好同時(shí)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)雷達(dá)。如圖15、16。
[0028]現(xiàn)在考慮任意多的雷達(dá)ITP1,…Ri, -Rp……Rn}，對(duì)其中任意一對(duì)雷達(dá)&、冬，都有上述兩個(gè)突防方向，命名這兩個(gè)突防方向?yàn)锳」，并建立集合Uii= {Pi j、鞏j}。不難證明，如果對(duì)于組網(wǎng)雷達(dá)中的任意一對(duì)雷達(dá)的可行突防方向集都有共同的元素，則該元素對(duì)應(yīng)的突防方向，可以最大限度上保證對(duì)所有雷達(dá)的突防。
[0029]對(duì)上述過(guò)程，還可以增補(bǔ)另外兩個(gè)準(zhǔn)則。
[0030]iii.準(zhǔn)則5:如果有2n+l個(gè)雷達(dá)，某個(gè)方向?qū)τ谄渲?n個(gè)雷達(dá)都可以成功突防，若該方向在第2n+l個(gè)雷達(dá)的徑向上，則該方向也能成功對(duì)第2n+l個(gè)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)突防，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全體雷達(dá)的突防。典型應(yīng)用如圖10。
[0031]iv.準(zhǔn)則6:如果其它雷達(dá)都距離比較遠(yuǎn)，則飛機(jī)的突防過(guò)程中主要考慮離它最近的一組雷達(dá)。這類似于控制系統(tǒng)分析中的主導(dǎo)極點(diǎn)法。典型應(yīng)用如圖17。
【權(quán)利要求】
1.一種隱形飛機(jī)的航路規(guī)劃方法，其特征在于包括如下步驟: 1)首先對(duì)飛機(jī)的三維RCS進(jìn)行分析，找出RCS具有極小值的各個(gè)入射方向，以此作為飛機(jī)飛行時(shí)允許對(duì)準(zhǔn)敵方雷達(dá)的方向； 2)然后，依據(jù)飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，對(duì)這些入射方向進(jìn)行分組，找出各個(gè)方向下，飛機(jī)該繼續(xù)做何種運(yùn)動(dòng)，才能保證飛機(jī)能夠繼續(xù)保持極小RCS，以此作為最適合突防的航路方向； 3)在飛機(jī)當(dāng)前的位置和姿態(tài)下，如果飛機(jī)經(jīng)過(guò)短暫的機(jī)動(dòng)，能切換到2)中篩選出的某條航路方向，則該航路方向?yàn)檫m宜突防方向； 如果不能，則尋找盡量保證對(duì)最重要的威脅(最近的雷達(dá)、能力最強(qiáng)的雷達(dá))實(shí)現(xiàn)有效規(guī)避的航路； 具體的規(guī)劃準(zhǔn)則如下: A、采用最小RCS方法對(duì)任意一個(gè)雷達(dá)&的規(guī)避分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則: 1.準(zhǔn)則1:沿著過(guò)A的徑向，進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑； i1.準(zhǔn)則2:沿著過(guò)&的徑向，進(jìn)行傾斜轉(zhuǎn)彎； B、采用最小RCS方法對(duì)任意一對(duì)雷達(dá)&、慫的規(guī)避則分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則: 1.準(zhǔn)則3:沿著過(guò)&、慫連線的平面，平行于&、慫連線飛行，最典型的動(dòng)作是過(guò)該連線的垂面進(jìn)行迎頭打擊，或掉頭逃跑； i1.準(zhǔn)則4:沿著過(guò)&、慫連線的中垂面，在控制好高度的條件下，保證雙側(cè)的最小RCS能正好同時(shí)對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)雷達(dá)； C、采用最小RCS方法對(duì)2n+l個(gè)雷達(dá)的規(guī)避則分為兩個(gè)突防方向，由此產(chǎn)生兩個(gè)突防準(zhǔn)則: ii1.準(zhǔn)則5:某個(gè)方向?qū)τ谄渲?n個(gè)雷達(dá)都可以成功突防，若該方向在第2n+l個(gè)雷達(dá)的徑向上，則該方向也能成功對(duì)第2n+l個(gè)雷達(dá)實(shí)現(xiàn)突防，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全體雷達(dá)的突防；iv.準(zhǔn)則6:如果其它雷達(dá)都距離比較遠(yuǎn)，則飛機(jī)的突防過(guò)程中主要考慮離它最近的一組雷達(dá)。
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK103644916SQ201310612026
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】吳劍, 王麗峰, 鞏立艷 申請(qǐng)人:江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司