La simulación y optimización de la trayectoria terminal multiphase para misiles antinavío tridimensionales basados en MOPSO híbrido
Autores: Sun, Jiandong; You, Shixun; Hua, Di; Xu, Zhiwei; Wang, Peiyao; Yang, Zihang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La simulación y optimización de la trayectoria terminal multiphase para misiles antinavío tridimensionales basados en MOPSO híbrido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Misiles antinavío
Optimización de trayectoria
Multi-etapa
Optimización por enjambre de partículas
Estrategia de mutación híbrida
Restricciones físicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
En entornos de combate de alta dinámica, los misiles antinavío deben realizar ajustes de actitud intrincados y gestión de energía dentro de límites de tiempo para impactar un objetivo con precisión. Los métodos de optimización tradicionales enfrentan desafíos debido a la alta velocidad, flexibilidad y diversas restricciones inherentes a los misiles antinavío. Para superar estos desafíos, esta investigación introduce un enfoque de optimización de trayectoria multi-etapa tridimensional (3D) basado en el algoritmo de optimización de enjambre de partículas multiobjetivo híbrido (MOPSO-h). Se desarrolla un modelo de optimización multi-etapa para la trayectoria terminal, dividiendo el proceso de vuelo en tres etapas: crucero, ajuste de altitud y descenso de penetración. Se formulan ecuaciones dinámicas para cada etapa, incorporando observaciones en tiempo real y restricciones de sobrecarga y asegurando que la trayectoria permanezca suave, continua y cumpla con las limitaciones físicas. El algoritmo propuesto integra una estrategia de mutación híbrida adaptativa, equilibrando eficazmente la búsqueda global con la explotación local, evitando así la convergencia prematura. Los resultados de la simulación demuestran que, en escenarios típicos, la distancia media de error optimizada por MOPSO-h no supera los 2.34 m, mientras que el ángulo de aterrizaje terminal es consistentemente no menor de 85.68 grados. Además, MOPSO-h permite que la altitud y la velocidad de crucero del misil, impulsadas por múltiples modelos, mantengan una estabilidad a largo plazo, asegurando que la sobrecarga de maniobra se adhiera a las restricciones físicas. Esta investigación proporciona una solución rigurosa y práctica para el diseño de trayectorias de misiles antinavío y el compromiso con sistemas de defensa aérea embarcados en entornos de alta dinámica, logrado a través de un mecanismo de optimización colaborativa multi-etapa y análisis de errores.
Descripción
En entornos de combate de alta dinámica, los misiles antinavío deben realizar ajustes de actitud intrincados y gestión de energía dentro de límites de tiempo para impactar un objetivo con precisión. Los métodos de optimización tradicionales enfrentan desafíos debido a la alta velocidad, flexibilidad y diversas restricciones inherentes a los misiles antinavío. Para superar estos desafíos, esta investigación introduce un enfoque de optimización de trayectoria multi-etapa tridimensional (3D) basado en el algoritmo de optimización de enjambre de partículas multiobjetivo híbrido (MOPSO-h). Se desarrolla un modelo de optimización multi-etapa para la trayectoria terminal, dividiendo el proceso de vuelo en tres etapas: crucero, ajuste de altitud y descenso de penetración. Se formulan ecuaciones dinámicas para cada etapa, incorporando observaciones en tiempo real y restricciones de sobrecarga y asegurando que la trayectoria permanezca suave, continua y cumpla con las limitaciones físicas. El algoritmo propuesto integra una estrategia de mutación híbrida adaptativa, equilibrando eficazmente la búsqueda global con la explotación local, evitando así la convergencia prematura. Los resultados de la simulación demuestran que, en escenarios típicos, la distancia media de error optimizada por MOPSO-h no supera los 2.34 m, mientras que el ángulo de aterrizaje terminal es consistentemente no menor de 85.68 grados. Además, MOPSO-h permite que la altitud y la velocidad de crucero del misil, impulsadas por múltiples modelos, mantengan una estabilidad a largo plazo, asegurando que la sobrecarga de maniobra se adhiera a las restricciones físicas. Esta investigación proporciona una solución rigurosa y práctica para el diseño de trayectorias de misiles antinavío y el compromiso con sistemas de defensa aérea embarcados en entornos de alta dinámica, logrado a través de un mecanismo de optimización colaborativa multi-etapa y análisis de errores.