多导弹攻击时间协同的滑模制导律

针对多导弹攻击时间协同的高价值或大型目标攻击问题,基于滑模控制方法,提出了一种非奇异的滑模制导律,并设计了一种适用于机动目标的导弹剩余飞行时间估计方法。通过对滑模制导律切换控制部分的合理设计,保证了系统的Lyapunov稳定性,且避免了滑模面的收敛和保持受到弹道收敛的影响总是可达的。适用于机动目标的剩余飞行时间估计方法采用虚拟目标的设计思路,将目标加速度和速度对弹目相对运动关系的影响投影到弹目视线方向上,从而实现目标的虚拟静止。针对目标固定、非机动和机动三种情况,进行了多枚导弹飞行时间协同攻击的数字仿真。仿真结果表明所估计的剩余飞行时间可以快速收敛到真值,且误差趋近于零。所设计的多导弹攻击时间协同滑模制导律在完成目标攻击的同时,实现了导弹间在攻击时间上的协同。

基于协调变量的多导弹协同制导

根据多导弹协同攻击的特点和要求,提出了一种具有一定通用性的双层协同制导结构。该双层协同制导结构由底层导引控制和上层协调控制组成。其中底层导引控制由分散于各个导弹的本地制导律来实现,上层的协调控制可通过集中式或分散式的协调策略来实现。基于该协同制导结构并针对多导弹同时击中目标这一特定协同任务,给出了一种具体可行的多导弹协同制导律。该协同制导律把具有导引时间限制的制导律和基于协调变量的协调策略相结合,具有控制能量的次优性,结构简单且具有解析解形式。数字仿真算例验证了其良好的性能。

多导弹编队保持控制器设计

针对多导弹编队保持控制器设计展开研究。首先利用多智能体系统技术研究领弹与从弹的协同优化组织结构;其次针对面向编队飞行的从弹控制律和实现算法进行重点研究,利用惯性坐标系下从弹与领弹的坐标得到相对坐标差值,进一步利用误差的动力学特性设计了三维条件下基于从弹的稳定的编队控制器,实现对从弹的速度控制、弹道偏角控制和弹道倾角控制,在领弹机动情况下,从弹与领弹的相对距离始终为指定的期望值;最后通过仿真实验验证此编队控制器具有较强的鲁棒性和稳定性。

考虑战场环境约束的多导弹协同任务规划

多导弹协同任务规划是一个多约束、强耦合的复杂多目标优化与决策问题,能有效提高作战效能。研究了具有不同探测距离和威胁度的禁/避飞区、威胁区等战场环境下的多导弹协同航迹规划和目标分配问题。首先建立了具有战场环境约束的Voronoi图,并结合改进的Dijkstra算法取得了代价最小的航迹;进一步采用基于视线的航迹缩短算法和航迹平滑算法对初始航迹进行动态优化处理,产生了既节省燃料又满足导弹机动性能的可飞行轨迹;最后采用基于MMKP(Multi-dimensional,Multi-choice Knapsack Problem)的协同目标分配算法实现了多导弹协同攻击多目标,并且获得了综合代价最小的多导弹协同航迹。仿真结果证明了方法的有效性。该方法具有很高的应用价值,可实际应用在巡航导弹、无人机等无人飞行器的协同控制方面。

多导弹协同制导规律研究现状及展望

随着导弹作战样式的变革,多导弹协同制导规律受到越来越广泛的关注。本文系统地论述了多导弹协同制导规律的研究进展,指出了协同制导规律设计的难点问题,并对未来协同制导规律的研究方向进行了展望。其中着重论述了基于攻击时间和攻击角度控制的协同制导规律。可供从事导弹制导的科研人员对现有协同制导规律有一个全面的认识,以便于更深入地研究。

多导弹协同作战关键技术研究与展望

多导弹协同作战是今后战争形式的重要发展趋势。分析了多导弹协同作战的关键技术,阐述了协同作战的可能方式。

3种多导弹航迹规划算法的比较

多导弹航迹规划是一个约束条件众多、强耦合的复杂多目标优化与决策问题,能有效提高作战效能。充分考虑了禁飞区和威胁区的不同作用距离、威胁度以及目标战术价值等环境因素,分别采用基于扩展Voronoi图法、基于栅格法和基于可视图法研究了多导弹航迹规划问题。采用了相同的战场环境,从产生的航迹、仿真时间、导弹攻击目标的组合、总体航迹代价和导弹飞行时间等各方面进行比较,仿真结果证明了3种算法的有效性,且根据研究问题的不同有各自的侧重点。提出的算法对多导弹航迹规划的研究具有很高的应用价值,可实际应用在巡航导弹、无人机等无人飞行器的协同控制中。

多导弹发射单元HLA仿真系统中数据分发管理的应用

根据基于HLA的多导弹发射单元分布式仿真系统中数据分发和过滤的具体需求,在对HLA中数据分发管理策略深入研究的基础上,文章提出了多层次区域面序列和多层次路径空间序列的数据分发管理方案。通过在路径空间中创建平行的区域面序列和在空间中创建平行的二维路径空间序列,实现多导弹发射单元分布式仿真系统中数据信息的分类、分层次分发过滤,同时采用措施优化区域匹配、减少组播组分配,进一步提高数据分发的效率。仿真结果证明了方案的有效性。

基于分段贝塞尔曲线的多导弹协同航迹规划

针对多导弹在保证自身生存能力的前提下对目标进行协同打击的问题,提出一种能够使多导弹回避威胁区、避免弹间碰撞、从指定的方向同时攻击目标的协同航迹规划方法。建立导弹的三次贝塞尔曲线航迹模型,考虑导弹的初始发射角、末端攻击角、过载等多种约束,以表示贝塞尔曲线控制点位置的量作为设计变量,以分段航迹最短为性能指标函数,通过优化得到最优分段航迹。根据战场的威胁区的位置和大小,设计了航迹节点选取规则,并与分段航迹优化方法相结合得到了满足威胁回避要求、过载及攻击角度约束的航迹。在各导弹速度相同的前提下,选定最长航迹对应时间为理想攻击时间,其余航迹按比例扩展以与最长航迹的长度相等,从而实现攻击时间的一致。对协同航迹时空安全性进行检测并提出了对不安全航迹的调整方法。仿真结果表明了本算法的有效性。

带视线角约束的多导弹有限时间协同制导律

针对多导弹在平面内从各自期望方向同时击中机动目标的问题,提出了一种带视线角约束且能打击机动目标的有限时间协同制导律。基于平面内的导弹-目标相对运动方程建立了考虑视线角约束的多导弹协同制导模型;在视线方向基于多智能体协同控制理论和积分滑模控制理论设计了多导弹分布式有限时间协同制导律,以保证所有导弹打击时刻有限时间趋于一致;在视线法向方向采用非线性干扰观测器对目标加速度在有限时间内进行估计,并基于有限时间滑模控制理论设计了带视线角约束的制导律,以保证导弹击中机动目标且其视线角有限时间内收敛到期望值。通过仿真验证了所设计的协同制导律可使多导弹从各自期望方向同时击中机动目标。

有向拓扑下无径向速度测量的多导弹协同制导

针对多枚导弹在平面内从各自期望的方向同时击中移动目标问题,提出一种有向通信拓扑下无需导弹-目标径向速度测量且带视线角约束的分布式有限时间协同制导律。基于平面内导弹-目标相对运动方程建立带视线角约束的多导弹协同制导模型。基于二阶多智能体协同控制理论设计了视线方向上的制导律,可保证有向拓扑下多导弹的打击时刻在有限时间内达到一致。基于齐次系统稳定性理论和积分滑模控制理论设计了视线法向方向上的制导律,可保证多导弹击中移动目标且视线角在有限时间内收敛到期望值。仿真校验所设计的协同制导律在理想条件下可使有向拓扑下的多导弹从各自的期望方向同时击中移动目标。

面向突防的多导弹协同弹道规划方法

针对目前多弹协同研究中长距离、宽速域、大空域协同弹道规划研究匮乏这一问题,同时考虑通过弹道设计降低飞行过程中雷达探测概率的实际需求,提出了一种面向突防的多导弹攻击时间/攻击角度协同的弹道规划方法。根据雷达方程,建立了威胁量化模型;针对多导弹攻击时间/攻击角度协同作战需求,给出了实现攻击时间/攻击角度协同的方法;设计了协同弹道规划求解框架,将上述协同攻击问题转化为非线性规划问题,基于hp-自适应Radau伪谱法进行求解得到了满足攻击时间/攻击角度协同的弹道,并对两种典型案例进行了仿真验证。同地先后发射和不同地同时发射情况下,均得到了满足攻击时间/攻击角度协同的弹道。仿真结果表明,该方法能够满足雷达探测威胁最小条件下,多导弹以协同攻击时间/攻击角度对目标实施打击。

基于预设性能控制的多导弹编队方法

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先,建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后,通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后,针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明,采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。

基于相互通信的多导弹协同制导

针对导弹之间有相互通信情况下的多导弹时间协同问题,提出了有导引时间约束的制导律和拓扑一致性算法相结合的制导方法。该方法引入了一个双层控制结构,上层协调层根据设计的通信拓扑结构选择相应的一致性算法,下层控制层采用基于比例导引改进的具有时间约束的制导律,利用指定时间这个变量可以把两者结合起来,给出了一种可行的基于导弹相互通信情况的多导弹协同方法,实现了在指定时间多导弹同时击中目标的任务,其仿真结果也验证了该制导方法的有效性。

多导弹协同齐射攻击分段复合制导方法

针对多导弹远距离高突防概率协同齐射攻击要求,设计了基于虚拟目标的两阶段复合制导规律。在敌区防御系统杀伤拦截范围边界处设置多个虚拟目标点,将导弹制导过程分为中、末制导段。中制导段采用具有终端角度和攻击时间约束的制导律,实现多导弹以设定时间及角度到达虚拟目标点,将导弹到达虚拟目标时的状态设定为末制导初始状态,完成中、末制导交接。末制导段将时间可控制导律与一致性协调算法相结合,实现导弹协同齐射攻击的分散化协调。仿真结果表明该复合制导律能够有效地多角度、高突防地协同齐射打击目标。

拦截机动目标的多导弹协同制导律

面向多导弹协同拦截机动目标的问题,基于剩余飞行时间控制,设计了两种不同的协同制导律。针对多导弹分布式通信的场景,基于偏置比例导引的思想设计了具有时变导航系数的分布式协同比例制导律;针对指定攻击时间的场景,基于常值前置角下的剩余飞行时间形式,利用滑模控制和非线性扰动观测器设计了具有指定攻击时间的滑模制导律。仿真结果表明,所设计的两种制导律可以有效针对机动目标实施协同攻击或依次攻击。

多导弹协同作战中的分布式协调控制问题

在群体智能技术框架下,介绍并讨论了几种多导弹时间敏感型协同作战任务,分析了此类任务的特点和优势以及与编队控制任务的异同.在此基础上,指出了时间敏感型协同作战任务中的协调控制问题的研究难点,梳理了导弹群指定时刻命中目标、协同同时命中目标和协同拦截机动目标等协同作战任务涉及的协调控制问题的研究进展.并针对多导弹时间敏感型协同攻击与防御中的分布式协调控制问题中的共性科学问题进行了讨论与展望.

多导弹编队飞行导引律设计

针对多导弹的协同编队飞行问题,在"主从法"队形保持策略的基础上,提出了一种与目标相关的编队飞行导引律。给出了编队导弹过载指令与目标位置之间的关系。仿真结果表明,该导引律能够保证多导弹编队飞行的稳定性。

多导弹编队齐射攻击分散化协同制导方法

针对多导弹编队齐射攻击在时间上的协同要求,将攻击时间可控制导律(ITCG)与一致性分散化协调算法相结合,提出一种多导弹编队齐射攻击的分散化协同制导方法。编队内各导弹采用相邻局部通信,编队之间则通过各编队通信拓扑生成树的根节点进行通信。设计了导弹编队内和编队间的分散化协调策略,实现多导弹编队齐射攻击的分散化协调。推导了攻击时间最优的集中式多导弹协同制导律,并将其与分散化协调策略相结合,设计了多导弹编队齐射攻击的分散化协同制导律。最后,通过仿真表明了该方法的有效性。

多导弹协同制导律综述

根据制导约束条件的不同,将多导弹协同制导律划分为具有弹着时间、终端角度、终端速度分别约束,以及弹着时间与终端角度同时约束四类。系统地论述了各类导引律的方法和特点,总结和分析了其优缺点,并对其发展趋势进行了探讨,可为多导弹协同制导律的优化设计提供参考。