一种隐形飞机的航路规划方法

摘要

本发明涉及一种隐形飞机的航路规划方法，特别涉及一种具有可变RCS(雷达发射面积)特性的隐身飞机的一种航路规划方法。1)首先对飞机的三维RCS进行分析，找出RCS具有极小值的各个入射方向，以此作为飞机飞行时允许对准敌方雷达的方向；2)然后，依据飞机的运动特性，对这些入射方向进行分组，找出各个方向下，飞机该继续做何种运动，才能保证飞机能够继续保持极小RCS，以此作为最适合突防的航路方向；3)在飞机当前的位置和姿态下，如果飞机经过短暂的机动，能切换到2)中筛选出的某条航路方向，则该航路方向为适宜突防方向。如果不能，则寻找尽量保证对最重要的威胁(最近的雷达、能力最强的雷达)实现有效规避的航路。

说明书

技术领域

本发明涉及一种隐形飞机的航路规划方法，特别涉及一种具有可变RCS(雷达发射面积)特性的隐身飞机的一种航路规划方法，尤其是强实时性约束下的利用飞机RCS几何特征的航路规划方法。

背景技术

隐身飞机随入射雷达波的角度不同具有不同的RCS。隐身突防的基本原理，就是飞机飞行过程中，尽量把较小的RCS面对准雷达。现有的航路规划方法都是把飞机的角度参数增广为需要被优化的量，利用优化算法或搜索算法进行求解。这样，可以把隐身飞机在三维空间中的航路规划问题，转换为对隐身飞机在三维空间内的点位置和该点处的三个姿态角的搜索。这会导致航路规划的待规划空间维数由3维增广到6维，算法的计算量大大增加，机载有限计算资源下的实时航路规划计算很难实现。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明目的在于提供一种隐形飞机的航路规划方法，该方法是一种强实时性约束下、三维空间内、基于隐身飞机三维RCS几何特征的航路规划方法，以实现空中在线状态下、利用机载计算平台能够快速进行的航路规划。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1、一种隐形飞机的航路规划方法，包括如下步骤：

1) 首先对飞机的三维RCS进行分析，找出RCS具有极小值的各个入射方向，以此作为飞机飞行时允许对准敌方雷达的方向；

2) 然后，依据飞机的运动特性，对这些入射方向进行分组，找出各个方向下，飞机该继续做何种运动，才能保证飞机能够继续保持极小RCS，以此作为最适合突防的航路方向；

3) 在飞机当前的位置和姿态下，如果飞机经过短暂的机动，能切换到2)中筛选出的某条航路方向，则该航路方向为适宜突防方向。如果不能，则寻找尽量保证对最重要的威胁(最近的雷达、能力最强的雷达)实现有效规避的航路；

具体的规划准则如下：

A、采用最小RCS方法对任意一个雷达R_A的规避分为两个突防方向，由此产生两个突防准则：

i. 准则1：沿着过R_A的径向，进行迎头打击，或掉头逃跑；

ii. 准则2：沿着过R_A的径向，进行倾斜转弯；

B、采用最小RCS方法对任意一对雷达R_A、R_B的规避则分为两个突防方向,由此产生两个突防准则：

i. 准则3：沿着过R_A、R_B连线的平面，平行于R_A、R_B连线飞行,最典型的动作是过该连线的垂面进行迎头打击，或掉头逃跑；

ii. 准则4：沿着过R_A、R_B连线的中垂面，在控制好高度的条件下，保证双侧的最小RCS能正好同时对准两个雷达；

C、采用最小RCS方法对2n+1个雷达的规避则分为两个突防方向,由此产生两个突防准则：

iii. 准则5：某个方向对于其中2n个雷达都可以成功突防，若该方向在第2n+1个雷达的径向上，则该方向也能成功对第2n+1个雷达实现突防，从而实现对全体雷达的突防；

iv. 准则6：如果其它雷达都距离比较远，则飞机的突防过程中主要考虑离它最近的一组雷达。

本发明的有益效果：

本发明可以保证隐身飞机在空中突然遭遇严重威胁条件下的及时反应能力，避免传统方法的反复迭代运算导致的无法及时收敛的问题。从而提高了隐身飞机的实战应用能力。

附图说明

图1为本发明典型隐身飞机三维RCS仿真图和极小RCS入射方向俯视图。

图2为本发明典型隐身飞机三维RCS仿真图和极小RCS入射方向侧视图。

图3为本发明典型隐身飞机三维RCS仿真图和极小RCS入射方向迎面视图。

图4为本发明单个雷达威胁下的迎头打击方案的迎头打击航路示意侧视图。

图5为本发明单个雷达威胁下的迎头打击方案的迎头打击航路示意俯视图。

图6为本发明单个雷达威胁下的迎头打击方案的径直逃跑航路示意侧视图。

图7为本发明单个雷达威胁下的迎头打击方案的径直逃跑航路示意俯视图。

图8为本发明双雷达组网条件下的入侵迎头打击航路示意侧视图。

图9为本发明双雷达组网条件下的入侵迎头打击航路示意俯视图。

图10为本发明多雷达组网条件下的侧方位径直逃跑示意图。

图11为本发明单个雷达威胁下的倾斜左转弯示意图。

图12为本发明单个雷达威胁下的倾斜右转弯示意图。

图13为本发明利用倾斜转弯实现至径直逃跑的方向切换示意图。

图14为本发明利用四次相反方向的倾斜转弯实现直行过程中的雷达规避示意图。

图15为本发明两个雷达组网下的居中突围迎面视图。

图16为本发明两个雷达组网下的居中突围俯视图。

图17为本发明居中突围的战术使用。

具体实施方式

下面结合附图1~17对本发明进行详细说明：

一种隐形飞机的航路规划方法，包括如下步骤：

依据图1、2、3给出的隐身飞机的RCS几何特征，该发明对应的航路规划模式有：迎头打击和径直逃跑、倾斜拐弯和居中突围两类。如图4~17所示。

1) 首先对飞机的三维RCS进行分析，找出RCS具有极小值的各个入射方向，以此作为飞机飞行时允许对准敌方雷达的方向；

2) 然后，依据飞机的运动特性，对这些入射方向进行分组，找出各个方向下，飞机该继续做何种运动，才能保证飞机能够继续保持极小RCS，以此作为最适合突防的航路方向；

3) 在飞机当前的位置和姿态下，如果飞机经过短暂的机动，能切换到2)中筛选出的某条航路方向，则该航路方向为适宜突防方向。如果不能，则寻找尽量保证对最重要的威胁(最近的雷达、能力最强的雷达)实现有效规避的航路；

下面对上述过程进行进一步归纳，可以发现采用最小RCS方法对任意一个雷达R_A的规避分为两个突防方向。由此产生两个突防准则：

i. 准则1：沿着过R_A的径向，进行迎头打击，或掉头逃跑。如图4、5、6、7。

ii. 准则2：沿着过R_A的径向，进行倾斜转弯，如图11、12、13、14。

采用最小RCS方法对任意一对雷达R_A、R_B的规避则分为两个突防方向。由此产生两个突防准则：

i. 准则3：沿着过R_A、R_B连线的平面，平行于R_A、R_B连线飞行。最典型的动作是过该连线的垂面进行迎头打击，或掉头逃跑。如图8、9。

ii. 准则4：沿着过R_A、R_B连线的中垂面，在控制好高度的条件下，保证双侧的最小RCS能正好同时对准两个雷达。如图15、16。

现在考虑任意多的雷达{R₁,…R_i,…R_j,……Rn}，对其中任意一对雷达R_i、R_j，都有上述两个突防方向，命名这两个突防方向为P_ij、Q_ij，并建立集合U_ij={Pij、Qij}。不难证明，如果对于组网雷达中的任意一对雷达的可行突防方向集都有共同的元素，则该元素对应的突防方向，可以最大限度上保证对所有雷达的突防。

对上述过程，还可以增补另外两个准则。

iii. 准则5：如果有2n+1个雷达，某个方向对于其中2n个雷达都可以成功突防，若该方向在第2n+1个雷达的径向上，则该方向也能成功对第2n+1个雷达实现突防，从而实现对全体雷达的突防。典型应用如图10。

iv. 准则6：如果其它雷达都距离比较远，则飞机的突防过程中主要考虑离它最近的一组雷达。这类似于控制系统分析中的主导极点法。典型应用如图17。