用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备与流程

本发明涉及制导探测，具体地，涉及一种用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备。

背景技术：

1、末端防空是空天防御的关键一环，是防空作战的“最后一道防线”。近年来，以无人机编队打击、火箭弹齐射攻击为代表的集群打击模式已成为末端防空作战面临的新型威胁，对防御作战产生全向饱和威胁。因此，末端防空需具备强大的同时多目标制导探测能力，以阻止来袭目标利用数量优势突防。

2、专利文献cn108460509b(申请号：cn201711384688.8)公开了一种动态环境下舰队防空资源调度优化控制方法和系统，通过对任务执行过程中的扰动类型及强度进行评估，并根据扰动的类型和强度利用全局静态优化和局部动态调整相结合的式实现舰队防空资源调度的优化控制。

3、从制导体制考虑，无线电指令制导高度依赖制导雷达性能，无法同时为大量拦截武器提供精确引导；主动雷达制导对弱特性目标作用距离有限，同时其成本短期内仍将处于高位；半主动雷达制导体制同时多目标能力有限，难以兼顾数量和精度；红外制导体制不适用于慢速飞行威胁，同时环境对其性能影响较大。

4、因此，为应对末端集群防空作战的全向饱和攻击的威胁，需要提供一种大容量、快响应、强可靠的制导探测方法，支撑末端防空系统形成规模化对抗能力。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于集群目标末端防空的制导方法、系统、介质及设备。

2、根据本发明提供的用于集群目标末端防空的制导方法，包括：

3、步骤1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；

4、步骤2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量know，并确定对应拦截簇划分方案，使集群内目标仅属于一个拦截簇；

5、步骤3：将阵列拆分为know个子阵列，子阵列独立生成区域级宽波束，动态跟踪拦截簇，同时为拦截弹提供连续的制导照射。

6、优选的，所述步骤1包括：

7、步骤1.1：在多功能雷达获取防空责任区范围后，启用全阵列资源并将波束设置为高增益窄波束，波束指向地面坐标系初始坐标；

8、步骤1.2：在多功能雷达完成a个周期的回波积累和动目标检测处理，获得雷达回波在距离、速度维度的能量分布，a的取值需满足：和其中，tr为脉冲重复周期，rw为距离门宽度，vtr为目标相对于雷达的径向速度，vtt为目标相对于雷达的切向速度，rmin为目标至雷达的最小斜距，wfull为波束宽度；

9、步骤1.3：通过多功能雷达对上述能量分布进行目标检测，若存在目标，则提取并存储其角度、距离、速度信息；若不存在目标，则直接进入步骤1.4；

10、步骤1.4：对多功能雷达切换搜索角度，并重复执行步骤1.2和步骤1.3，搜索指向角度先遍历俯仰方向，后遍历方位方向，覆盖所有防空责任空域，不同指向角度的间隔不大于全阵列协同下的3db波束宽度wfull。

11、优选的，所述步骤2包括：

12、步骤2.1：设定拦截簇数量k，选择集群内任意k个不同目标ck作为初始簇中心k＝1,2,…,k，目标指向与地面的夹角为俯仰角θ，目标指向与天线法向的夹角为方位角

13、步骤2.2：计算集群所有n个目标至k个簇中心的夹角αn,k，针对每个目标，分别选取与其夹角最小的簇中心，记录该目标的分类方案pn,k，以及其与对应簇中心的夹角值min(αn,k)，n＝1,2,…,n，n为末端集群威胁数量；

14、步骤2.3：计算k个簇内目标的中心坐标作为更新的中心坐标计算簇中心坐标更新前后夹角δαc，若δαc大于设定阈值th，则继续执行步骤2.2；若δαc小于设定阈值th，则存储中心坐标分类方案pn,k以及夹角值min(αn,k)；

15、步骤2.4：重复执行步骤2.2和步骤2.3，使拦截簇数量k覆盖多功能雷达的同时多目标跟踪数量范围；

16、步骤2.5：根据存储的数据，分别计算不同拦截簇数量k对应的n个簇内夹角最大值α_maxk，以确定本次末端防空拦截簇数量know、拦截簇中心坐标和对应的目标划分方案pnow，know在满足条件下取最小值，其中，为多功能雷达子阵级3db波束宽度，随后令本次末端防御的集群目标分类方案pnow为拦截簇数量know对应的方案

17、优选的，所述步骤3包括：

18、步骤3.1：确定子阵列的阵元数量为其中，m为全阵列阵元数量，know为本次末端防空拦截簇数量，[·]表示向零取整算子；

19、步骤3.2：子阵列获取各自拦截簇中心坐标作为跟踪波束的初始指向，同时确定工作频点，使各子阵列工作频率范围互不重叠；

20、步骤3.3：子阵列调整波束指向，生成1个和波束与2个差波束，基于和波束数据完成距离、速度参数的测量，基于和差三波束数据完成比幅单脉冲角度测量，和差三波束的指向将根据测角结果动态调整，使跟踪波束始终覆盖拦截簇空域范围；

21、步骤3.4：拦截弹导引头采用半主动雷达制导体制，被动接收来自多功能雷达的直波信号与来自目标反射的回波信号，处理后获得拦截簇中心以及具体拦截目标的制导参数；

22、步骤3.5：跟踪制导过程中多功能雷达和拦截弹导引头将持续执行步骤3.3和步骤3.4，直至拦截作战完成。

23、根据本发明提供的用于集群目标末端防空的制导系统，包括：

24、模块m1：采用多功能雷达全阵列协同，使用高增益波束在防空责任空域内执行搜索任务，捕获集群目标并测量数量、角度、距离、速度参数，得到集群威胁空域分布态势；

25、模块m2：根据集群威胁空域分布态势，计算最优拦截簇数量know，并确定对应拦截簇划分方案，使集群内目标仅属于一个拦截簇；

26、模块m3：将阵列拆分为know个子阵列，子阵列独立生成区域级宽波束，动态跟踪拦截簇，同时为拦截弹提供连续的制导照射。

27、优选的，所述模块m1包括：

28、模块m1.1：在多功能雷达获取防空责任区范围后，启用全阵列资源并将波束设置为高增益窄波束，波束指向地面坐标系初始坐标；

29、模块m1.2：在多功能雷达完成a个周期的回波积累和动目标检测处理，获得雷达回波在距离、速度维度的能量分布，a的取值需满足：和其中，tr为脉冲重复周期，rw为距离门宽度，vtr为目标相对于雷达的径向速度，vtt为目标相对于雷达的切向速度，rmin为目标至雷达的最小斜距，wfull为波束宽度；

30、模块m1.3：通过多功能雷达对上述能量分布进行目标检测，若存在目标，则提取并存储其角度、距离、速度信息；若不存在目标，则直接进入模块m1.4；

31、模块m1.4：对多功能雷达切换搜索角度，并重复执行模块m1.2和模块m1.3，搜索指向角度先遍历俯仰方向，后遍历方位方向，覆盖所有防空责任空域，不同指向角度的间隔不大于全阵列协同下的3db波束宽度wfull。

32、优选的，所述模块m2包括：

33、模块m2.1：设定拦截簇数量k，选择集群内任意k个不同目标ck作为初始簇中心k＝1,2,…,k，目标指向与地面的夹角为俯仰角θ，目标指向与天线法向的夹角为方位角

34、模块m2.2：计算集群所有n个目标至k个簇中心的夹角αn,k，针对每个目标，分别选取与其夹角最小的簇中心，记录该目标的分类方案pn,k，以及其与对应簇中心的夹角值min(αn,k)，n＝1,2,…,n，n为末端集群威胁数量；

35、模块m2.3：计算k个簇内目标的中心坐标作为更新的中心坐标计算簇中心坐标更新前后夹角δαc，若δαc大于设定阈值th，则继续执行模块m2.2；若δαc小于设定阈值th，则存储中心坐标分类方案pn,k以及夹角值min(αn,k)；

36、模块m2.4：重复执行模块m2.2和模块m2.3，使拦截簇数量k覆盖多功能雷达的同时多目标跟踪数量范围；

37、模块m2.5：根据存储的数据，分别计算不同拦截簇数量k对应的n个簇内夹角最大值α_maxk，以确定本次末端防空拦截簇数量know、拦截簇中心坐标和对应的目标划分方案pnow，know在满足条件下取最小值，其中，为多功能雷达子阵级3db波束宽度，随后令本次末端防御的集群目标分类方案pnow为拦截簇数量know对应的方案

38、优选的，所述模块m3包括：

39、模块m3.1：确定子阵列的阵元数量为其中，m为全阵列阵元数量，know为本次末端防空拦截簇数量，[·]表示向零取整算子；

40、模块m3.2：子阵列获取各自拦截簇中心坐标作为跟踪波束的初始指向，同时确定工作频点，使各子阵列工作频率范围互不重叠；

41、模块m3.3：子阵列调整波束指向，生成1个和波束与2个差波束，基于和波束数据完成距离、速度参数的测量，基于和差三波束数据完成比幅单脉冲角度测量，和差三波束的指向将根据测角结果动态调整，使跟踪波束始终覆盖拦截簇空域范围；

42、模块m3.4：拦截弹导引头采用半主动雷达制导体制，被动接收来自多功能雷达的直波信号与来自目标反射的回波信号，处理后获得拦截簇中心以及具体拦截目标的制导参数；

43、模块m3.5：跟踪制导过程中多功能雷达和拦截弹导引头将持续执行模块m3.3和模块m3.4，直至拦截作战完成。

44、根据本发明提供的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的用于集群目标末端防空的制导方法的步骤。

45、根据本发明提供的电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的用于集群目标末端防空的制导方法的步骤。

46、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

47、(1)充分发挥阵列天线的波束重构能力，通过灵活地整合与拆分阵列调整波束宽度，可适应制导探测不同阶段的覆盖范围需求。

48、(2)跟踪与制导过程以簇为最小单元将集群目标简化处理，可提供对集群目标的整体跟踪与制导，规避了防空系统的同时多目标通道限制。

49、(3)雷达可实现搜索、跟踪、制导多功能的一体集成，简化作战装备构成，减少作战信息节点，有助于提升防空系统响应速度。

50、(4)通过工作频点装订，可对大量拦截弹进行快速的目标指定，具有拓展拦截规模的优势。