一个小思考——关于拦截物体
DX39062019/08/18原创 喷气推进 IP:湖南

想了关于拦截物体怎么实现的一个问题,后面解的很简单,只是分享出来,希望能够启发各位


看了很多自制小玩意儿的帖子,能不能搞一个自动识别来袭物体,并自动拦截的系统。

(或者拦截什么最近流行的高楼坠物,或者自我防御系统,拦截巡航无人机)





以拦截恒定加速度物体(如自由落体、◎形推力的)为问题思考:

在此之间,大家可以先自己先思考10s,自己该怎么做,如何测量?如何计算?考虑v,a的变化?拟合速度v?

image.png


假设前提:

1、这主要针对非矢量推进物体。即在发现-摧毁时间内,不会突然改变。

2、己方拦截物体也是拥有自平衡直线发射能力,加速度,方向不变。(即环形推进孔,如上图)

3、双方物体,除了自平衡飞控,无其他针对拦截做出策略的算法。

4、己方拦截物体,具有计时末端、范围性张开(如网状)。(主要是避免撞不上,消除这个误差。通过爆炸间接摧毁)

5、主要针对拦截,飞行中段、末段等,加速度平稳的时期。




Step1:敌方物体拟合


测量,应该用雷达,得到数据,这里直接采用得到三维的x、y、z数值,具体换算就不深层考虑,不懂雷达,换算应该不难。

假设监测1~10s,每秒一个数据。(实际越快得到越多数据,越利于拟合的准确性。)


    1  2  3  4  5  6  7  8  9  10

x

y

z


之前我想着混合x,y,z三数值,一起拟合为一个大函数。并且己方导弹也是一个三参数的拟合函数。两个联立求解。


在纸上算了下,发现把问题想复杂了。很简单,直接x,y,z轴,三轴单独拟合计算就可以了。

和速度,分速度分解是一样的,书读多了,想的复杂了


上面数值,x轴,单独拟合与时间的函数。(y、z轴同理)

t秒到达xt点,假设a为定值,则路径l与时间t函数是二次t2的多项式。(用mathlab的二次多项式拟合即可)


这样就 t 秒,到达(xt,yt,zt)点。


Step2:己方物体计算

这个就简单了。

也是三个轴分别算,假设加速度a固定。

1/2*axt2,给出三轴的分加速度即可。


ax=a*sin(α)*sin(β)


x、y、z三轴,t秒时,三个坐标值相等。建立三个方程组


包含α、β、t,三个未知数,联立求解。



确定发射角度、以及开网延时时间(爆炸范围)。发射后,耗尽延时时间,自动爆炸,范围伤害拦截敌弹,减少误差。


1566141117987.jpg


后续改进方向:


1、己方发射物自身误差。在z轴,需要去掉自身重力,即去掉1个g。

2、◎形填药,前段的小段推力增加过程,可以修正这部分误差。

3、针对其他几种填药方式。其实都是针对加速度a可以,2次曲线的一个二次多项式拟合。

加上原来a为定制的路径公式,l=at2,只需要再加上2次,利用t4拟合,这个四次多项式,拟合结果应该更精确。

4、只需要一个旋转xy轴、一个俯仰z轴的装盘组合。由于旋转到固定发射角需要一定时间,后续可以修正这个延时误差



突然想到这个点子,计算确实太简单,写得仓猝,重在启发大家,有没有什么好的想法?

或者整合雷达、单片机、土豆炮,关键在于自动拦截,发现-识别-计算-拦截。








如果开发高楼坠物系统:


感觉需要速度检测器,一旦超过额定值,激发系统。

用网状物发射,兜住尖刀。

或者激发一楼,弹出什么雨棚之类的挡住。

image.png


[修改于 4年8个月前 - 2019/08/19 09:43:29]

来自:航空航天 / 喷气推进
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