本技術涉及系統(tǒng)仿真建模，特別是涉及一種考慮返航滯空約束和空間威脅的空中機動能力建模方法。

背景技術：

1、在日益復雜的系統(tǒng)仿真建模領域，空中單元具有高速度、高機動的技術特點，但是空中單元進行空中機動時，因為無法持續(xù)獲取地面資源保障，且作為高價值目標易受到多維空間的多重威脅，給空中機動能力建模帶來諸多約束和挑戰(zhàn)，如何精確建立空中機動能力模型成為分析空中狀態(tài)、預測空中形勢的關鍵。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種考慮返航滯空約束和空間威脅的空中機動能力建模方法，實現(xiàn)空中機動能力模型的精確構建，為空中狀態(tài)分析和空中形勢預測提供可靠支撐。

2、一種考慮返航滯空約束和空間威脅的空中機動能力建模方法，所述方法包括：

3、獲取空中單元的當前狀態(tài)信息；

4、根據(jù)空中單元的當前狀態(tài)信息建模計算考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡，并根據(jù)考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡進行建模計算，得到考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)；

5、通過考慮空中單元自身的滯空約束，對考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束和滯空約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)；

6、通過考慮空中單元受到的其他單元的空間威脅，對綜合考慮返航約束和滯空約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空約束和空間威脅時空中單元的空中機動能力函數(shù)。

7、在其中一個實施例中，空中單元的當前狀態(tài)信息包括：當前位置坐標、飛行方位角、平均飛行速度、平均油料消耗、油料剩余量、單元數(shù)量、掛載、任務和機動時間。

8、在其中一個實施例中，根據(jù)空中單元的當前狀態(tài)信息建模計算考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡，包括：

9、以空中單元的當前位置坐標為坐標系原點，基于笛卡爾坐標系建立空間關系坐標系；

10、根據(jù)空中單元的油料剩余量f和平均油料消耗u構建空中單元的第一約束關系，表示為

11、a+b≤l2；

12、其中，a為考慮返航約束時空中單元的最大機動距離，b為返航距離，為考慮返航約束時空中單元的總剩余可用航程；

13、在空間關系坐標系上，根據(jù)第一約束關系建模計算考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡，表示為

14、(l2-a)2＝a2+l12-2a·l1·cos(π-α)，α∈[0,2π]；

15、其中，l1為空中單元的已飛航程，α為飛行方位角。

16、在其中一個實施例中，根據(jù)考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡進行建模計算，得到考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)，包括：

17、根據(jù)考慮返航約束時空中單元的空中機動能力包絡進行計算，獲取考慮返航約束時空中單元的最大機動距離a的表達式為

18、

19、根據(jù)a和坐標轉(zhuǎn)換關系進行建模計算，得到考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)f(x,y)，表示為

20、

21、其中，x和y分別為空中單元在空間關系坐標系上的橫坐標和縱坐標。

22、在其中一個實施例中，空中單元自身的滯空約束包括滯空時間約束和加油補給約束；

23、通過考慮空中單元自身的滯空約束，對考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束和滯空約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)，包括：

24、通過考慮空中單元的滯空時間約束，對考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)；

25、通過考慮空中單元的加油補給約束，對綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)。

26、在其中一個實施例中，通過考慮空中單元的滯空時間約束，對考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)，包括：

27、在空中單元從當前位置坐標到達機動位置t后，通過考慮空中單元需在機動位置t滿足滯空時間約束后再返回起降點，構建空中單元的第二約束關系，表示為

28、a′+b≤l2′；

29、其中，為綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的總剩余可用航程，t_a為空中單元在機動位置t處的滯空時間，v為空中單元的平均飛行速度，f為油料剩余量，u為平均油料消耗，a′為綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的最大機動距離，b為返航距離；

30、在以空中單元的當前位置坐標為坐標系原點，基于笛卡爾坐標系建立的空間關系坐標系上，根據(jù)第二約束關系建模計算綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力包絡，表示為

31、(l2′-a′)2＝a′2+l12-2a′·l1·cos(π-α)，α∈[0,2π]；

32、其中，l1為空中單元的已飛航程，α為飛行方位角；

33、根據(jù)綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力包絡進行計算，獲取a′的表達式為

34、

35、根據(jù)a′對考慮返航約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)f′(x,y)，表示為

36、

37、其中，x和y分別為空中單元在空間關系坐標系上的橫坐標和縱坐標。

38、在其中一個實施例中，通過考慮空中單元的加油補給約束，對綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)，包括：

39、在空中單元從當前位置坐標到達機動位置t后，通過考慮空中單元需在機動位置t滿足滯空時間約束和加油補給約束后再返回起降點，構建空中單元的第三約束關系，表示為

40、a″+b≤l2″；

41、其中，為綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的總剩余可用航程，f_p為空中單元在機動位置t處獲取的加油燃料補給，a″為綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的最大機動距離；

42、在以空中單元的當前位置坐標為坐標系原點，基于笛卡爾坐標系建立的空間關系坐標系上，根據(jù)第三約束關系建模計算綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力包絡，表示為

43、(l2″-a″)2＝a″2+l12-2a″·l1·cos(π-α)，α∈[0,2π]；

44、根據(jù)綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力包絡進行計算，獲取a″的表達式為

45、

46、根據(jù)a″對綜合考慮返航約束和滯空時間約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)f″(x,y)，表示為

47、

48、在其中一個實施例中，通過考慮空中單元受到的其他單元的空間威脅，對綜合考慮返航約束和滯空約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空約束和空間威脅時空中單元的空中機動能力函數(shù)，包括：

49、通過考慮空中單元受到的其他單元的空間威脅，獲取空中單元的機動范圍內(nèi)存在的空間威脅區(qū)域，并根據(jù)空間威脅區(qū)域構建空中單元的機動范圍約束關系，表示為

50、

51、其中，q1(x,y)和q2(x,y)為空間威脅區(qū)域，x和y分別為空中單元在空間關系坐標系上的橫坐標和縱坐標；

52、根據(jù)空中單元的機動范圍約束關系對綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的空中機動能力函數(shù)進行修正，得到綜合考慮返航約束、滯空約束和空間威脅時空中單元的空中機動能力函數(shù)f(x,y)，表示為

53、

54、其中，a″為綜合考慮返航約束、滯空時間約束和加油補給約束時空中單元的最大機動距離，α為飛行方位角。

55、上述考慮返航滯空約束和空間威脅的空中機動能力建模方法，針對空中單元的空中機動能力主要受到返航約束、空中單元自身的滯空約束和其他單元的空間威脅影響，通過綜合考慮返航約束、滯空約束和空間威脅建模計算空中單元的空中機動能力函數(shù)，實現(xiàn)空中機動能力模型的精確構建。并且，在返航約束、滯空約束和空間威脅的綜合約束下，空中單元的機動能力表現(xiàn)為最大機動距離與其他能力屬性(如空中機動后的最大探測能力)疊加后的綜合能力值，便于支撐后續(xù)空中狀態(tài)分析和空中形勢預測。