[发明专利]针对机动目标和允许通信时滞的多导弹协同作战制导律设计方法

说明书

本发明公开了一种控制多枚导弹协同作战的制导律设计方法，包括：针对无法预测其加速度的机动目标，建立在二维空间中导弹群与目标的运动学模型；在导弹垂直于视线的方向上，利用不连续控制建立制导律，使导弹垂直于视线的速度在有限时间内收敛至零；在导弹沿视线的方向上，利用分布式一致性协议和不连续控制建立制导律，满足即使在通信网络中含有时滞时，导弹与目标的相对距离以及导弹沿视线的相对速度仍可在有限时间内收敛至零；利用连续化方法和自适应控制方法，改进不连续控制，减少制导律加速度输入的突变和消除输入的抖振现象。

技术领域：

本发明涉及一种多枚导弹协同作战的制导律设计方法，在无法预测目标加速度和网络通信中存在时滞时，仍保证实现导弹与机动目标的相对距离及相对速度实现协同，属于制导技术领域。

背景技术：

随着防空预警机制日益成熟、雷达追踪扫描能力不断增强、防空导弹性能逐渐提高，反舰导弹、对地导弹会有很大概率遭受敌方防空系统的拦截。单一作战的导弹通常很难完成对目标的打击。然而，随着通信技术的发展，利用分布式网络进行信息交互的多导弹协同作战可以极大地弥补单导弹作战的缺陷，具有很高的研究价值和战略意义。

现有的协同制导律方法大多通过导弹之间交互命中目标所需时间的估计值，以实现同时攻击目标。这种方法的缺点是只能针对静止目标，如现有技术[1](参见In-SooJeon,Jin-Ik Lee,Min-Jea Tahk.“Homing guidance law for cooperative attack ofmultiple missiles.”Journal of guidance,control,and dynamics,33.1(2010):275-280.)或是近似视为匀速运动目标，如现有技术[2](参见张功,李帆,赵建辉,张文朋.弹着时间可控的机动目标多弹协同制导律[J].指挥控制与仿真,2010,32(1).)。此外，因为通信交互内容是时间信息，所以要求导弹间通讯的信息传输具有较高的实时性。

然而，实际战场情况复杂，尤其当导弹发射距离与目标距离较远时，舰艇等机动目标的不可预测运动不能被近似视为匀速运动。此外，在通信传输中，时滞现象是不可避免的，可能会导致系统在平衡点附近的产生抖振甚至于发散。尤其对于运动速度极快的导弹，时滞可能会带来明显的误差，严重降低多导弹协同攻击的效果。针对机动目标和允许通信时滞的协同制导律的研究，目前还未见到相关的文献。

发明内容：

本发明的目的是提供一种针对机动目标和允许通信时滞的多导弹协同攻击制导方法，在面对目标加速度不可预测的情况下，满足各导弹可以同时击中目标。本发明的通信交互的信息是导弹与目标的相对距离。本发明先利用不连续控制，分别就垂直于视线与平行于视线两个方向分别建立了有限时间收敛的制导律。在利用连续化方法和参数自适应控制，改进了不连续控制，一方面满足协同作战导弹群同时攻击目标的要求，另一方面有效消除了制导律输入的抖振现象，缓解了导弹控制输入突变的情况。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种针对机动目标和允许通信时滞的多导弹协同作战制导律设计方法，包括以下步骤：

步骤1.在二维空间中，建立针对机动目标多导弹协同攻击模型。

步骤2.构建垂直于视线的加速度制导律，以在有限时间内，导弹垂直于视线方向的速度可以收敛至零。

步骤3.构建沿视线方向的加速度制导律，以在有限时间内，导弹与目标的相对距离实现一致，导弹沿视线方向的速度实现一致，导弹最终能以较大相对速度击中目标。

进一步地，步骤1中的具有N枚导弹的协同作战运动模型具体构建方法为：

步骤1-1.选取平面中任意一点，建立地面坐标系OXY。对导弹进行编号1,2,3...N，记为导弹i的位置，为导弹i的速度，为导弹i的加速度。

步骤1-2.利用雷达或装载于导弹之上的探测器等设备，获取机动目标的位置信息和速度信息