带攻击角度约束的三维领弹-从弹时间协同制导律

针对多导弹在三维空间以期望角度协同攻击机动目标的问题,提出一种三维领弹-从弹时间协同制导律。根据弹目相对运动关系建立领弹-从弹三维非线性协同制导模型,无需小角度假设;在视线法向和侧向上,基于2阶滑模控制理论和设计的有限时间收敛滑模面,分别设计领弹-从弹三维角度控制制导律,在提高系统收敛速度的同时抑制了抖振现象;在从弹视线方向上提出时间协同制导律,创新性地将领弹-从弹协同制导问题转化为2阶多智能体一致性跟踪控制问题,充分利用导弹间的信息交互,在实现从弹和领弹时间协同的同时避免传统的剩余时间估计造成的误差问题;同时对新算法分别进行严格的Lyapunov稳定性证明。仿真结果表明：新的三维领弹-从弹时间协同制导律可以有效控制领弹和从弹在三维空间以期望角度高精度协同攻击机动目标。     

带有攻击角约束的机动目标协同拦截制导律

随着来袭目标机动突防方式的不断丰富,现有制导律存在脱靶量较大、毁伤效果有限等问题。针对上述问题,提出了一种考虑攻击角约束的协同拦截制导律。将机动目标引起的视线角速率变化视为扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行估计并补偿。结合有限时间一致性理论,设计了从弹沿视线方向的制导律,使其剩余飞行时间在有限时间内收敛至领弹值附近。基于快速终端滑模面,设计了视线法向的制导律,对末端攻击角进行约束。针对多种典型的机动目标进行了仿真试验,验证了所设计的制导律的有效性。     

多防御弹主动防御系统协同一致拦截

针对目标-攻击弹-防御弹群（TAD）系统中防御弹群需协同目标进行主动防御并实现同时拦截攻击弹目标的问题，对TAD系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究，并提出了包括虚拟领弹、目标以及防御弹群的两层协同制导策略，问题采用基于非线性模型预测控制（NMPC）的一致性协议算法进行求解。两层制导策略分别是第一层中的虚拟防御弹领弹协同目标进行主动防御并得到攻击弹位置信息，第二层是真实防御弹群针对确定位置的攻击弹采用基于模型预测控制的一致性算法，实现同时到达并拦截攻击弹。第一层协同制导主要考虑保护目标在安全范围内，以及目标和虚拟防御弹的加速度约束，第二层协同制导主要考虑防御弹群的加速度约束。两层制导均通过基于NMPC的方法优化，计算出目标和防御弹群的协同控制量。仿真结果表明，提出的多防御弹主动防御系统协同一致拦截制导算法能够实现TAD系统中目标和防御弹群的协同主动防御。     

具有高可靠性弹间通讯的多弹协同打击制导策略

针对多弹协同攻击目标的问题,基于De Bruijn网络结构提出一种分布式领弹-从弹制导策略。为了避免对攻击时间的估计,应用分布式网络原理设计协同制导分量,得到从弹的机动控制指令,在速度大小和方向上同时对导弹进行控制,状态信息可以快速收敛。采用De Bruijn网构建当地通讯拓扑网络,进行弹间信息的交互,以实现协同攻击。该制导律形式简单,易于参数测量,便于工程应用,De Bruijn通讯网络具有良好的容错性、灵活性和可靠性,适合于大规模作战网络。通过仿真案例验证了算法的有效性。     

多弹协同末制导方法综述

多弹协同是导弹制导领域近年来重要的研究方向。本文基于任务需求、通信结构、约束条件等分类标准,对当前多弹协同末制导策略进行分类总结,对时间协同制导律、空间协同制导律、时空协同制导律的研究现状进行梳理,分析了现阶段协同制导面临的关键问题,如剩余飞行时间估计问题、机动目标协同拦截问题、闭环协同制导信息配准问题、闭环协同弹间通信问题等,提出了未来多弹协同末制导技术的4个研究方向：大机动目标协同拦截技术、面向真实场景的鲁棒协同制导技术、智能化自主化协同制导技术、协同作战并行交互式设计技术。     

多导弹攻击高机动目标的分布式协同制导关键技术

针对多枚导弹协同攻击高速机动目标的情形,将攻击时间和攻击位置的一致性作为需要实现的协同目标,通过多导弹之间的分布式信息交互和协同制导与控制,实现多导弹之间的协同攻击。针对这一技术,本文从几个不同的侧重点提出了需要解决的关键科学问题,并考虑从飞行制导方法、飞行控制制导一体化方法、多智能体一致性方法、微分博弈相结合的途径提出了可能的解决思路。     

多导弹协同作战制导律研究

为了增强多枚反舰导弹协同作战时的突防和打击能力,提出了一种由弹目距离协同制导律和视线角速度收敛制导律两部分组成的多导弹协同制导律。综合多枚导弹的弹目距离信息,设计了期望弹目距离。基于比例导引律建立了导弹目标相对运动非线性模型,采用时标分离原理将其分为快变子系统和慢变子系统,然后采用动态逆系统理论将2个子系统反馈线性化,基于线性系统理论设计了能够实现多弹弹目距离趋于期望弹目距离的制导律。为了保证各导弹顺利地协同攻击目标,在飞行末段,采用有限时间控制理论设计了在弹目距离逐渐缩小的过程中视线角速度在有限时间内快速收敛到零的制导律。仿真结果表明:采用该协同制导律能够使多枚导弹以期望的弹目距离同步接近目标,最后几乎同时命中目标,有效地实现了弹目距离和攻击时间的协同。     

带末端角度约束的多导弹协同制导律设计

为了实现饱和攻击与饱和防御,提出了一种针对机动目标的多导弹协同制导律。建立了视线坐标系下的弹目相对运动数学模型,设计了三阶扩张状态观测器,对目标机动加速度项和运动方程中的耦合项进行观测与跟踪。在导弹飞行前段,基于滑模变结构理论设计了攻击时间可控的多导弹时间协同制导律; 在导弹攻击末段,基于有限时间控制理论设计了满足终端角度约束的制导律,给出了导引律切换条件。仿真结果表明:该复合导引律能够使多枚导弹在满足攻击末端角度约束的条件下实现攻击时间协同; 该制导律采用完备的空空导弹轨迹控制系统进行仿真,能够满足实际工程应用的要求。     

基于领弹-从弹架构的无导引头导弹协同定位与制导方法

针对无导引头导弹在采用现有制导律时定位误差会产生较大脱靶量的问题,通过双领弹的领弹-从弹协同架构,设计了一种协同定位与制导策略,以实现无导引头导弹对静止目标的精确命中。基于扩展卡尔曼滤波,提出了一种无导引头导弹的协同定位方法。该协同定位方法与比例导引结合时存在终止时刻过载指令过大问题,因此设计一种新型变系数比例导引律,分析了变系数比例导引律的制导系数对脱靶量、终止时刻过载与最大过载的影响。仿真结果表明：采用所提出的协同定位方法可减小具有定位误差的无导引头导弹脱靶量,而采用变系数比例导引律可避免终止时刻过载指令过大。     

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。     

基于积分滑模的自适应固定时间协同制导律

针对空空导弹协同攻击高速机动目标问题,提出一种带有攻击时间一致的多弹协同制导律。首先,在纵向平面内建立各导弹与目标交战几何模型,分析视线径向、法向制导律和速度法向加速度之间关系。然后,设计固定时间协同控制律,并利用自适应律和积分滑模算法在视线方向动力学方程基础上建立攻击时间约束的鲁棒协同制导律,保证多枚导弹同时击中机动目标。通过数值仿真可得,协同时间与脱靶量差异分别为0.001 s和0.01 m,最终结果验证了固定时间协同制导律的有效性与合理性。     

带有不同视场约束的多导弹分布式协同制导

针对带有不同视场约束的多导弹,提出一种分布式协同制导策略。各导弹以固定周期与网络中的邻居导弹节点交互剩余距离信息,生成一致性误差。根据导弹视场范围和前置角,采用饱和函数将一致性误差生成协同一致律,以确保相关变量实现状态一致。当导弹相关变量状态一致且接近目标后,各导弹断开通信连接,独立导引至目标。依据反馈线性化、图论和矩阵理论,给出协同制导律成立的充分条件。与传统多导弹协同制导研究相比,所提协同制导律能满足导弹各自不同的视场约束要求,且通信负担较小。仿真结果表明,多导弹协同制导实现了对目标的齐射攻击,飞行过程中各导弹能始终锁定目标。     

目标飞行器反拦截协同制导策略

为了提高目标飞行器的突防能力,基于视线(LOS)指令制导原理设计了一种协同制导策略.在建立目标飞行器、防御弹以及攻击弹相对运动模型的基础上,证明了LOS制导的可行性,得到了防御弹和攻击弹的加速度关系,并给出了防御弹的LOS指令制导算法;然后,将目标飞行器和防御弹作为一个协同体,为目标飞行器突防进行逆比例制导设计.该协同...     

基于测向交叉定位的空舰导弹协同攻击方法

针对双机对远距离舰艇目标进行被动测向交叉定位精度相对较低的问题,提出多枚空舰导弹对目标散布区进行协同搜索并攻击的策略,分析得出测向交会角、弹目距离、测向误差、目标散布椭圆参数和弹目运动参数之间的关系和实施有效攻击的限制条件,最后通过算例验证了所提方法的可行性,为载机携载空舰导弹对舰艇目标实施协同攻击提供了一种新的思路。     

多飞行器协同制导问题研究

根据多飞行器协同制导的特点和要求,提出了一种适用于领弹-从弹策略的时间协同制导结构。该时间协同制导结构由个体独立导引控制和系统总体协调控制两部分构成。由位于领弹中的中央处理单元进行协调控制,占主要地位的领弹通过向从弹广播协同信息以实现整体的协同控制,协同信息包括期望攻击时间和领弹与目标的相对运动信息。针对此结构的特点和从弹无导引头的要求,给出了具体可行的视线角速率提取算法,从而降低了从弹弹载计算和探测设备的要求。从弹根据协同信息调整飞行轨迹,使得各弹同时到达目标,并且综合代价最小。仿真结果表明,采用此制导结构能够有效地实现协同攻击,验证了其良好的性能,使得多枚飞行器的整体性能达到全局最优。     

视场约束下攻击角度及时间控制三维协同制导

针对导弹有视场角约束、攻击角度约束以及攻击时间约束等多约束条件下的制导问题,基于虚拟命中点策略,提出了一种两阶段三维空间多约束协同制导律。基于障碍李雅普诺夫函数,设计了满足视场角约束的期望攻击角度的三维制导方案。利用快速迭代算法构造出满足期望时间约束的虚拟命中点,将制导过程分为满足视场角约束的期望攻击角度制导（FOV-constrained IACG）和比例导引制导（PNG）两个阶段。基于空间交战几何关系,给出了等效最大视场角计算方法,保证视场角全程满足约束。分析表明,当满足攻击角度约束和攻击时间约束后,对于静止目标可采用PNG制导继续满足上述约束。仿真结果表明,所提出的制导律能够解决三维空间中多弹对静止目标的期望攻击角度及时间,且满足视场角约束的协同攻击问题。     

射频寻的多弹协同制导构型与应用模式研究

针对复杂战场环境下毫米波制导空地导弹的目标识别难题,提出了一种射频寻的协同制导的技术路线。详细分析和介绍了导致毫米波制导空地导弹面临目标识别困难的原因,并结合国外先进的协同制导体制,分析了射频寻的多弹协同构型设计的约束条件,建立了射频制导多弹协同的作战流程,提出了射频多弹协同的几种典型应用模式,给出了射频制导导弹对目标的高概率识别和精确打击的研究思路。     

弹间协同饱和攻击误差源灵敏度分析

针对外界扰动、初始偏差、测量偏差等多源误差作用下的弹间协同饱和攻击任务,开展多弹协同饱和攻击过程对目标察打的实施方法及多源误差灵敏度影响分析研究。借助时间可调视线参考剖面重塑法的饱和攻击策略,给出弹间数据链协同方位共享机制下保障弹目距离信息协同估计特性的参数调节范围。开展初始位置偏差、风干扰、测量偏差等复杂工况下机动目标饱和攻击蒙特卡洛打靶仿真验证,提供了多类型误差源对饱和攻击指标的灵敏度影响因子求解方法,基于误差范围量化分析,给出了设定场景下影响饱和攻击指标的误差源灵敏度变化及主要影响因素。结果表明,初始偏差灵敏度影响因子较高,弹道倾角、风干扰、视线偏差等正向误差交耦作用下,会导致较大系统偏差。     

导弹制导的协同控制方法

针对导弹制导系统中存在的模型不确定性和外部扰动,研究了末制导规律的设计与实现问题。首先,建立了导弹三维制导的运动学模型,描述了俯仰通道和偏航通道之间的耦合关系。其次,针对无终端约束和有终端约束情况,基于协同控制理论分别设计了非线性制导规律。然后,将制导模型中的目标机动加速度、通道耦合项及量测误差视为系统总扰动,利用扩张状态观测器对其进行估计,并分析了闭环系统的稳定性。所得制导律不依赖于系统精确的数学模型,不需要太多的观测信息。仿真结果表明,该制导律既能用于目标机动的制导,也能用于有终端约束的制导,且具有良好的制导精度,鲁棒性较强。     

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。