[发明专利]从飞行器GPS目标定位失效时的主-从式协同制导方法

说明书

本发明提供一种从飞行器GPS目标定位失效时的主‑从式协同制导方法，包括：步骤1：建立主飞行器相对目标、从飞行器相对主飞行器的相对运动关系；步骤2：建立主飞行器的到达时间误差变量：步骤3：主飞行器的制导律独立设计：步骤4：定义从飞行器相对主飞行器的一致性协同变量：步骤5：设计GPS定位功能失效时，从飞行器协同制导律。通过本发明的方法，可使主飞行器和从飞行器在期望的时间到达目标位置。该方法建立飞行器的相对运动关系数学模型，在构建到达时间误差变量的基础上给出主飞行器的制导律，进一步定义一致性位置协同变量，设计出从飞行器的协同制导律，实现所有从飞行器与主飞行器的到达时间一致。

技术领域

本发明涉及主-从式多飞行器协同制导方法，属于飞行器制导、控制领域。具体为发明了一种当从飞行器GPS目标定位功能失效时，依然能保证主-从多飞行器同时到达目标点的协同制导方法。

背景技术

在飞行器突防、空中协同作业、围捕等特殊应用背景下，有时要求多个飞行器在同一时间到达目标点。协同制导由于高效融合、协同互补和信息互助的优势成为了解决多飞行器同时到达的重要手段。根据飞行器在群体中承担“角色”的不同，协同制导方法分为无主式协同制导和“主-从”式协同制导。现有的协同制导技术大多要求所有的飞行器都能探测和定位目标点，然而在强干扰环境下，飞行器的GPS定位功能有时会受到压制和干扰，导致无法正常工作，此时有必要研究当部分飞行器GPS定位功能失效时的协同制导技术。

发明内容

本发明针对“主-从”式多飞行器同时到达目标点的问题，设计了一种当从飞行器GPS定位功能失效时，或为了降低成本从飞行器未配置GPS定位装置时，依然能保证同时到达目标的“主-从”式协同制导方法。整个飞行器群由1个主飞行器和多个从飞行器组成；其中，从飞行器无法探测定位目标的位置信息，本发明将构建主-从飞行器局部运动关系，借助网络化信息交互，设计协同制导律，使得所有飞行器在指定时间同时到达目标。

本发明的技术构思为：在独立设计主飞行器制导律的基础上，为从飞行器设计协同制导律，保证主飞行器和从飞行器在指定时间同时到达目标点。首先，建立主飞行器相对目标、从飞行器相对主飞行器的相对运动关系；其次，给出主飞行器的导引律，使得主飞行器在期望的时间到达目标；最后，构建一致性协同变量，给出可使得从飞行器与主飞行器到达时间同步的协同制导律。

本发明设计的一种从飞行器GPS目标定位失效时的主-从式协同制导方法，包括以下步骤：步骤1：建立主飞行器相对目标、从飞行器相对主飞行器的相对运动关系；

设飞行器群各包含1枚主飞行器和n枚从飞行器。可采用代数图论来表示飞行器之间的通信关系。从飞行器之间的通信关系可以用邻接矩阵A=[a_ij]来表示，如果第i（i=1, 2,…,n）枚从飞行器能够和第j（j=1, 2,…,n, j≠i）枚从飞行器建立通信关系则a_ij=1，否则，a_ij=0。主飞行器只可以发送信息给满足通信条件的部分从飞行器，但不能接收从飞行器的信息，采用表示第i枚从飞行器与主飞行器之间的通信关系，若接收主飞行器信息，则，否则。如果网络化通信拓扑中的任意两个飞行器节点总存在至少一条通信路径，则称此通信拓扑图为连通图。如果通信拓扑图中的信息传输都是双向的，则称该图为无向图，若存在单向的信息传输链路则称该通信拓扑图为有向图。

针对三维平面下飞行器运动关系可以表示为：