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龍圖騰網(wǎng)恭喜南京航空航天大學(xué)申請的專利一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN114662285B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-29發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202210196520.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/20；該發(fā)明授權(quán)一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法是由劉燕斌;楊犇;陳金寶;陳柏屹設(shè)計研發(fā)完成，并于2022-03-01向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法，包括如下步驟：步驟1、根據(jù)已有數(shù)據(jù)，建立考慮飛推耦合的高速飛行器載機(jī)投放平臺的代理模型；步驟2、構(gòu)建高速飛行器平臺的火力控制模型，包括目標(biāo)運(yùn)動預(yù)測模型，導(dǎo)彈外彈道模型與火控命中問題解算模型；步驟3、根據(jù)高速飛行器的飛行特性，結(jié)合阿基米德優(yōu)化算法求解攻擊區(qū)域，反解出載機(jī)初始的指令信號。本發(fā)明控制參數(shù)少，具有較好的魯棒性，能夠通過生成誤差最小的目標(biāo)函數(shù)值來解決優(yōu)化問題。

本發(fā)明授權(quán)一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種高速飛行器火力控制模型的智能解算方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、根據(jù)已有數(shù)據(jù)，建立考慮飛推耦合的高速飛行器載機(jī)投放平臺的代理模型；步驟2、構(gòu)建高速飛行器平臺的火力控制模型，包括目標(biāo)運(yùn)動預(yù)測模型，導(dǎo)彈外彈道模型與火控命中問題解算模型；具體包括如下步驟：1對導(dǎo)彈和目標(biāo)機(jī)動的數(shù)學(xué)模型作出簡化，導(dǎo)彈、載機(jī)和目標(biāo)被看作是位于同一平面內(nèi)的運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)，作用在導(dǎo)彈上的力簡化為作用在導(dǎo)彈質(zhì)點(diǎn)上的推力、阻力和升力，導(dǎo)彈采用比例導(dǎo)引規(guī)律，不考慮控制系統(tǒng)的作用；2用快速的變步長的積分方法求解導(dǎo)彈的運(yùn)動微分方程組；3程序優(yōu)化設(shè)計，采用結(jié)構(gòu)模塊化手段，提高運(yùn)算速度；建立高速飛行器載機(jī)投放平臺空空制導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型，導(dǎo)彈與目標(biāo)的視線角速度為 距離變化率為 其中，V1—載機(jī)速度，VM—目標(biāo)速度，r—目標(biāo)距離，θ—載機(jī)速度偏角，q—視線角，θM—目標(biāo)速度傾角，q0為導(dǎo)彈與目標(biāo)間視線角初值，r0為導(dǎo)彈與目標(biāo)距離初值，Δt為目標(biāo)飛行時間；目標(biāo)的運(yùn)動特性方程由以下方程描述： 其中，T—目標(biāo)在導(dǎo)彈發(fā)射瞬間計時的飛行時間，θM0—目標(biāo)速度傾角初值，ηM0—目標(biāo)航向角初值，GM是目標(biāo)機(jī)動過載，為目標(biāo)速度傾角變化率，當(dāng)GM＝0時，目標(biāo)作等速度直線運(yùn)動，當(dāng)GM≠0時，目標(biāo)作等速圓周運(yùn)動；對上式積分后得： 其中，θM0—目標(biāo)速度傾角初值，ηM0—目標(biāo)航向角初值；對導(dǎo)彈的加速度進(jìn)行積分后，得到導(dǎo)彈在任一瞬間的速度值為 式中，V0為導(dǎo)彈的初始速度，為導(dǎo)彈速度變化率；導(dǎo)彈的比例導(dǎo)引方程為 式中K—比例引導(dǎo)系數(shù)，—速度偏角變化率；由于目標(biāo)的運(yùn)動不僅會影響到目標(biāo)本身的運(yùn)動特性，還會對導(dǎo)彈自身的導(dǎo)引律產(chǎn)生影響： 式中，為視線角變化率；高速飛行器載機(jī)投放平臺的火力控制模型為： 基于建立的火力控制模型中的快速模擬計算方程組，在確定初始條件下，開始用導(dǎo)彈最大動力射程作為距離的初值來計算導(dǎo)彈在攻擊過程中各點(diǎn)的參數(shù)變化，再由命中脫靶量由導(dǎo)彈特性規(guī)定的命中限制條件，判斷導(dǎo)彈是否命中目標(biāo)，如不命中，則將此距離減去脫靶量作為下次計算的初值，如此循環(huán)計算，最后得到導(dǎo)彈最大發(fā)射距離；同理可得導(dǎo)彈最小發(fā)射距離，再不斷改變初值q0進(jìn)行計算，最終可以得到導(dǎo)彈攻擊區(qū)；在程序中采用變步長進(jìn)行積分：在計算開始時，選用較大步長，而導(dǎo)彈接近或命中目標(biāo)時，取較小的步長，在滿足一定精度條件下，大大提高計算速度；步驟3、根據(jù)高速飛行器的飛行特性，結(jié)合阿基米德優(yōu)化算法求解攻擊區(qū)域，反解出載機(jī)初始的指令信號；具體包括如下步驟：步驟31：建立阿基米德智能優(yōu)化算法模型；1初始化所有物體位置Oi＝lbi+rand×ubi-lbi；i＝1,2,...,N14式中，Oi是N個對象的集合中的第i個對象，lbi和ubi分別是搜索空間的下界和上界；使用公式15初始化第i個物體的體積voli和密度deni： 其中rand為D維向量，隨機(jī)生成[0,1]之間的數(shù)，最后，初始化第i個對象的加速度acci；acci＝lbi+rand×ubi-lbi；i＝1,2,...,N162更新密度、體積；第t+1次迭代的第i個物體的密度與體積的更新公式為： 其中，volbest和denbest是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最佳對象的體積和密度，rand是均勻分布的隨機(jī)數(shù)；3定義轉(zhuǎn)移算子與密度算子；一開始，物體之間發(fā)生碰撞，經(jīng)過一段時間后，物體試圖達(dá)到平衡狀態(tài)，在阿基米德算法中通過轉(zhuǎn)移算子TF實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)移算子TF將算法的流程從探索模式轉(zhuǎn)換為開發(fā)模式，轉(zhuǎn)移算子TF的定義為： 其中轉(zhuǎn)移算子TF隨時間逐漸增大，直到1，其中t和tmax分別為當(dāng)前迭代次數(shù)和最大迭代次數(shù)，同樣，密度因子d幫助算法進(jìn)行全局到局部的搜索，d隨迭代時間的增加而減少； 4探索模式的選取；如果轉(zhuǎn)移算子TF≤0.5，物體發(fā)生碰撞，隨機(jī)選擇一個物體并使用公式20更新t+1次迭代物體加速度： 其中deni、voli、acci是第i個對象的密度、體積和加速度，而accmr,denmr和volmr是隨機(jī)材料的加速度，密度和體積；5開發(fā)模式的選取；如果轉(zhuǎn)移算子TF＞0.5，物體之間不發(fā)生碰撞，則使用公式21更新物體的t+1次迭代加速度； 其中，accbest是物體的最優(yōu)加速度；6標(biāo)準(zhǔn)化加速度；使用公式22將物體的加速度標(biāo)準(zhǔn)化，以計算變化百分比； 式中，u與l是歸一化的范圍，分別將u與l的值設(shè)置為0.9與0.1，定義了每個個體將改變的步長百分比，如果物體距離全局最優(yōu)值很遠(yuǎn)，加速度值就會很高，這意味著目標(biāo)將處于探索模式；否則，在開發(fā)階段；7更新位置；a如果TF≤0.5，即探索階段，則第i個對象在t+1次迭代的位置為 式中，xrand為算法隨機(jī)生成的個體位置，C1為常數(shù)，根據(jù)具體需求將其賦值為2；b如果TF＞0.5，即開發(fā)階段，則第i個對象在t+1次迭代的位置為 C2是常數(shù)，為6，T隨時間增加，與轉(zhuǎn)移算子成正比，T＝C3×TF，T在[C3×0.3，1]范圍內(nèi)隨迭代而增加，最初從初始物體的最佳位置取一定百分比；式24中，F(xiàn)為物體運(yùn)動方向的標(biāo)志； 式中，P＝2*rand-C4；8評估；使用目標(biāo)函數(shù)f對每個個體進(jìn)行評估，記下找到的最佳解決方案，分配最佳適應(yīng)度個體xbest、最優(yōu)密度denbest、最優(yōu)體積volbest和最優(yōu)加速度accbest；步驟32、基于火控模型解算的快速模擬方法，結(jié)合阿基米德智能優(yōu)化算法，求解火控指令；阿基米德算法適應(yīng)度函數(shù)為： 在計算過程中，對于每一次使用快速模擬法迭代出的攻擊距離時載機(jī)的飛行狀態(tài)指令，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計算種群中每個個體的適應(yīng)度值，返回算法中進(jìn)行迭代更新每一個個體的位置，體積以及加速度信息，直到函數(shù)到達(dá)允許誤差或者算法達(dá)到最大迭代次數(shù)時，輸出求解出的攻擊距離，該攻擊距離下的飛行器狀態(tài)指令。

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