巡飞弹区域封控扩展策略及链路实现

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随着现代战争中融入了智能算法、虚拟现实等技术,智能化导弹技术与现代无人机技术相结合所诞生的巡飞弹等智能化弹药成为当前研究的热点。针对巡飞弹受弹载数据链通信距离、巡飞弹自身性能、战场天气以及雷达探测等约束条件的限制,在执行区域封控任务时需使用巡飞弹数量较多,造成一定资源浪费的问题,本课题通过提高巡飞弹集群封控效率,实现对封控区域的扩展。主要研究内容如下:(1)为提高巡飞弹集群的封控效率,对巡飞弹弹载数据链通信距离、战场环境以及巡飞弹自身性能等航迹规划的约束条件进行分析,设计了弹载数据链系统中的正交调制与解调电路、本振电路以及发射与接收通道的射频放大电路。经过对弹载数据链系统的调试与分析,最终测得上行指令发射通道的工作频率为3.3GHz,发射功率为10.23d Bm;下行数据发射通道的工作频率为3.3GHz,发射功率为9.52d Bm;下行图像发射通道的工作频率为3.5GHz,发射功率为9.27d Bm。根据以上数据可以得到弹载数据链通信系统的最远通信距离为7.4km,为后续巡飞弹集群航迹规划研究提供了数据支撑。(2)为提高单枚巡飞弹的封控效率,对单枚巡飞弹航迹规划算法进行了改进与优化。当巡飞弹使用传统蚁群算法来执行区域封控任务时,会出现信息素增量过大时导致各条路线上的信息素含量差异过小,蚂蚁选择各条路线的概率相差较小,使得算法搜索时间较长,也会出现信息素增量过小时导致各条路线上的信息素含量差异过大,使得算法易进入局部最优,因此提出了一种自适应信息素增量因子,该因子可以通过调节自身大小来控制各条路线上的信息素含量。仿真结果表明,改进后的蚁群算法的平均适应度值相较于传统蚁群算法的平均适应度值降低了约7.89%,为后续研究奠定了理论基础。(3)巡飞弹集群区域封控是巡飞弹集群在指定目标区域中进行侦察搜索,采用用时最短、转弯次数最少以及巡飞弹集群飞行总路程最短的方法实现对目标区域的封控。针对巡飞弹集群在执行区域封控任务时需在封控区域外进行转弯而造成封控资源浪费的问题,通过改进并优化传统“Z”字形封控搜索方法,改进各巡飞弹封控搜索路径、转弯时机和转弯半径,提高巡飞弹集群区域封控效率,实现对封控区域的扩展。最后,通过MATLAB对巡飞弹集群航迹规划算法进行仿真验证,将弹载数据链系统的通信距离作为一项重要的约束条件加入巡飞弹集群区域封控方法中,仿真结果表明在半径为20km的圆形目标封控区域中,改进后的区域封控搜索方法相较于传统方法在封控面积上有了7.67%的扩展。
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