1.一种城市环境中低慢小目标的复合拦截方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,输入来袭目标、拦截武器以及城市外界环境的相关信息;步骤2,更新目标状态以及武器状态;步骤3,进行拦截武器适宜性检验;步骤4,根据动态武器目标分配模型,利用遗传算法得到第t阶段的武器目标分配方案;步骤5,当拦截武器完成一次拦截,判断目标是否全消失,若是,则结束动态武器目标分配;否则,复合拦截过程进入下一阶段,即t+1阶段,并转向步骤1;步骤1中输入来袭目标、拦截武器以及城市外界环境的相关信息,所述的来袭目标的相关信息包括目标速度、目标位置、目标来袭方向、目标携带的威胁系数以及目标类型;所述的拦截武器的相关信息包括拦截武器的部署位置、作战效能和性能指标,具体包括拦截概率或概率分布、拦截武器反应时间、作战时间、效能评估时间、二次拦截间隔时间以及城市环境对各拦截武器性能的影响;所述的城市外界环境的相关信息主要包括当前环境的湿度、可见度、风力以及建筑物的空间信息;步骤2中更新目标状态以及武器状态的具体步骤如下:步骤2.1,判断当前阶段可拦截的目标,更新目标状态;步骤2.2,判断当前阶段空闲的武器,更新武器状态;步骤2.1中判断当前阶段可拦截的目标,更新目标状态,具体步骤如下:以n(t)表示第t个阶段时防区的低慢小目标数量,以n(t)维向量u(t)表示t阶段时低慢小目标的状态,u(t)的取值如下:来袭目标为n个,则初始阶段的目标状态为:u(1)=[1 1 … 1] 1×n当有新目标出现时,对n(t)进行叠加,向量u(t)的维数也随之增加,当来袭目标被击毁或远离防区时,保留目标在向量中的位置并永久置为0;在新目标加入或拦截武器完成一次拦截后,应对目标与武器进行分配;初始阶段即0阶段,此时武器目标分配方案为零矩阵,以X(t)=(x ij (t)) m×n(t) 表示t阶段武器目标分配方案,X(t)是一个矩阵,表示t阶段m个拦截武器对n(t)个来袭目标的分配方案;x ij (t)是一个变量,表示t阶段第i个拦截武器对第j个目标的分配方案,X(t+1)=(x ij (t+1)) m×n(t+1) 表示t+1阶段武器目标分配方案,X'(t+1)=(x′ ij (t+1)) m×n(t+1) 表示t阶段到t+1阶段武器目标分配方案的状态转移情况,则x ij (t)、x′ ij (t+1)和x ij (t+1)的定义如下:p ij (t)表示t阶段武器i对目标j的毁伤概率,根据初始阶段武器目标分配方案及各阶段武器目标分配方案的状态转移情况,目标向量状态的概率函数表示为:其中,Pr(x)表示x成立的概率函数,j=1,2,…,n(t),Pr(u(t) j =k)中k的取值如下:假设Pr(u(t) j =0)大于某一个值时目标确认为被击毁,否则目标仍存在并转至下一阶段等待继续分配,根据t阶段的武器目标分配方案x ij (t),判断当前时刻实施拦截的武器是否结束拦截任务,若是,则判断目标是否已毁伤,更新目标状态;若否,保持目标原有的状态。
2.根据权利要求1所述的复合拦截方法,其特征在于,步骤2.2中判断当前阶段空闲的武器,更新武器状态的具体步骤如下:假设拦截武器有m个,则其状态向量可用m维向量ω(t)表示,初始阶段拦截武器的状态向量为:ω(0) i =[1 1,…,1] 1×m其中,ω(t) i 的含义如下:当武器目标分配方案进入t+1待分配阶段时,根据t阶段的武器目标分配方案X{t},判断当前时刻实施拦截的武器是否满足时间约束,t=t y +t f +t l +t z ,t y 表示进行武器分配所需时间、t f 表示拦截武器从接受目标分配任务到实施拦截打击的时间延迟、t l 表示实施拦截开始到拦截结束的时间、t z 表示拦截武器拦截当前目标到转火拦截下一目标所需的时间,若满足时间约束,表示该拦截武器完成拦截任务,转入空闲状态,则更新武器状态;若不满足,则保持武器原有状态,此时,武器状态为t+1阶段分配前的武器状态向量;经过t+1阶段的武器目标分配方案更新后,t+1阶段分配后的武器状态向量为:
3.根据权利要求1所述的复合拦截方法,其特征在于,步骤3中进行拦截武器适宜性检验,为描述使用拦截武器的约束条件和协调拦截武器分配方案,引入武器拦截适宜性系数q ij (l),用于描述第l阶段拦截武器i对目标j的拦截适宜性,拦截适宜性系数的确定需要综合考虑目标的运动规律和位置参数以及拦截武器的技术性能限制,故将对拦截适宜性的分析抽象为转火约束系数、资源约束系数、时间约束系数、空间约束系数以及环境约束系数,具体定义如下:转火约束系数 转火约束是拦截武器对一个来袭目标完成拦截后,转向下一个目标实施拦截所必须满足的时间关系;假设第i个拦截武器对第j个来袭目标进行拦截的时刻为t ij ,准备对第k个目标进行拦截的时刻为t ik ,则转火约束关系为:t ij -t ik ≥t fi +t zi +t ni其中,t fi 为第i个拦截武器系统反应时间,t zi 为第i个拦截武器二次拦截间隔时间,t ni 为第i个拦截武器执行拦截的持续时间,若上式成立,表示来袭目标适宜拦截,则 反之,表示来袭目标不适合拦截,则 资源约束系数 拦截武器的资源约束是判断武器是否可以实施拦截,首先检测各个装备的可用性,其次检验各个装备可否实施拦截任务,柔性网拦截武器的资源约束表示为:到t阶段时,针对柔性网拦截武器,δ为柔性网拦截武器的总弹数,若上式成立,则表示来袭目标适宜拦截,则 x ij (l)表示在l阶段是否将武器i分配打击目标j,若为1表示分配,若为0则表示分配;反之,则表示来袭目标不适宜拦截,则 针对激光武器与无线电干扰武器,资源约束是指武器的剩余时间是否可以实施一次拦截任务,若各个拦截武器满足资源约束,则 反之,则表示来袭目标不适宜拦截,则 时间约束系数 时间约束是指来袭目标从时间角度出发,考虑是否处于拦截武器的威力范围内,设第i个拦截武器对第j个来袭目标进行拦截的时刻为t ij ,t sij 为第j个来袭目标在第i个拦截武器的威力范围内逗留的时间,t fij 为第j个来袭目标到第i个拦截武器最远射程的时刻,则时间约束条件描述为:t fij ≤t ij +t ni ≤t sij +t fij若上式成立,表示来袭目标适宜拦截,则 反之,则表示来袭目标不适宜拦截,则 空间约束系数 空间约束是考虑拦截武器在空间上是否具备拦截来袭目标的条件,考虑来袭目标是否在拦截武器的威力范围内以及是否存在建筑物遮挡,设d ij 为第j个来袭目标至第i个拦截武器的距离,h imin 、h imax 为第i个拦截武器的最近射程和最远射程,w ij 为第j个来袭目标至第i个拦截武器的视距,根据武器、目标以及建筑物的空间信息,判断武器与目标之间是否有建筑物遮挡;若有建筑遮挡,则w ij =0;若否,则w ij ≠0;因此空间约束描述为:若上式成立,表示来袭目标适宜拦截,则 反之,则表示来袭目标不适宜拦截,则 环境约束系数 当外界天气的湿度、可见度、风力不理想时,会影响拦截武器的拦截效能,降低武器的拦截概率;当外界环境理想,各拦截武器能充分发挥自己的拦截效能;针对各种拦截武器,需分类别考虑其环境约束系数,定义如下:其中,α∈(0,1),代表拦截武器受外界环境影响之后的拦截概率;综上,q ij (l)的计算如下:
4.根据权利要求3所述的复合拦截方法,其特征在于,步骤4中根据动态武器目标分配模型,利用遗传算法得到第t阶段的武器目标分配方案,具体步骤如下:步骤4.1,模型基本假设;步骤4.2,建立动态目标分配模型;步骤4.3,利用遗传算法求解武器目标分配方案。
5.根据权利要求4所述的复合拦截方法,其特征在于,步骤4.1中模型基本假设如下:(1)一个武器只能拦截一个目标;(2)一个目标只能被一个武器所拦截;步骤4.2中建立动态目标分配模型的具体步骤如下:在复合拦截过程中,根据拦截武器及来袭低慢小目标的状态变化,将其分阶段进行研究,当拦截武器完成一次拦截或有新目标进入防区需要对其进行目标分配开始,复合拦截过程进入一个新的阶段,依次可以将整个复合拦截过程分为不确定的T个阶段;设有m个拦截武器,在考虑动态的目标分配决策过程中,空中来袭目标是一个变量,设某一阶段目标数量为n个,e ij 为第i个拦截武器拦截第j个来袭目标成功的概率,μ j (t)为t阶段第j个来袭目标的威胁值,令q ij (t)表示t阶段时第i个拦截武器拦截给第j个来袭目标的拦截适宜性系数;令x ij (t)表示t阶段时第i个拦截武器是否拦截第j个来袭目标,若取值为1,则代表拦截;若取值为0,则代表不拦截,即:因此,第t阶段时武器拦截目标的决策矩阵为:则t阶段时,第i个拦截武器拦截第j个来袭目标成功的概率为:则t阶段第j个来袭目标被复合拦截成功的概率为:因此,t阶段成功拦截全部目标的概率为:则t阶段的毁伤价值目标优化函数为:
6.根据权利要求5所述的复合拦截方法,其特征在于,步骤4.3中利用遗传算法,求解当前阶段的武器目标分配方案:根据目标状态向量与武器状态向量,在满足适宜性检验的前提下,即q (ij) (l)≠0,利用遗传算法,求解当前阶段最优的武器目标分配方案。
7.一种计算机可读写介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序执行时实现如权利要求5或6所述方法的步骤。