带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律

本发明属于大机动目标协同制导律，涉及一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，具体为时间以及空间约束条件下的多弹协同制导技术，尤其针对大机动目标的高精度约束制导。

背景技术：

1、近年来，随各国反导系统能力的大幅增强和高性能目标速度与机动能力的显著提升，仅依靠单枚导弹完成突防、拦截、打击目标的作战任务日趋困难，多弹协同制导成为制导控制领域重要的研究分支。协同制导相较于传统制导方法，在实际战场环境中具备多方面的优势，是在现有技术瓶颈下提升导弹武器作战效能的优异备选方案。

2、传统的经典制导方法如比例导引法等，具有解算简单，所需制导信息较少，过载曲线平滑等优势，但这些方法具有明显不足：可设计变量少、抗干扰能力弱、容错性较差等，已逐渐不适用于智能化、信息化、电子化的现代战场环境。近年来，随多智能体理论的发展，多弹协同制导方法成为研究热点，具有广阔的研究前景和巨大的应用价值。按是否有弹间通信需求，协同制导方法分为静态协同制导和动态协同制导；按约束条件可分为时间约束、角度约束以及二者兼而有之；按模型可分为平面协同制导和空间协同制导等。

3、已有的协同制导律大多针对静止、低速、非机动、弱机动类型的目标，针对未知机动形式的大机动目标难以保证预定的时间或空间约束条件；面对机动目标存在剩余时间估计不精确而产生时间一致性误差的问题；集中式通信太过依赖部分个体的信息，弹群容错率大大降低。在现代战场新态势的必然要求的驱使下，亟待针对大机动目标设计有效的协同制导律，以适应新型战场作战模式的需要。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了避免现有技术的不足之处，针对传统制导方法面对大机动目标时可设计变量少、脱靶量增加、约束精度低等问题，本发明提出一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，是一种基于带速度约束的二阶一致性算法和自适应鲁棒滑模控制方法的多弹协同制导律，能够以相当高的制导精度协同攻击大机动目标。同时充分考虑了目标未知机动项带来的不确定干扰，旨在无需获知目标机动信息和无需线性化假设的前提下实现优异的制导性能。

3、技术方案

4、一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：制导律包括沿视线方向的分布式协同制导律和沿视线法向的视线角约束制导律；所述沿视线法向包括视线高低角方向和视线方位角方向；所述沿视线方向的分布式协同制导律能消除多弹间的剩余时间一致性误差，且通过主动改变速度约束条件以调节共同遇靶时刻；所述沿视线法向的视线角约束制导律，能克服因目标大机动运动而产生的视线角约束误差。

5、所述沿视线方向的分布式协同制导律采用带有速度约束的二阶一致性算法设计。

6、所述沿视线法向的视线角约束制导律采用自适应鲁棒控制方法以及非奇异快速终端滑模面设计。

7、所述沿视线方向的分布式协同制导律，实现齐射攻击的分布式协同制导律为：

8、

9、其中：

10、

11、

12、

13、式中：vc,i为所设计的虚拟控制律，aij为权系数矩阵中元素的取值，为协同项；为摄动补偿项，为沿视线方向选取的滑模函数，vmax和vmin为所选取的弹目接近速率变化上下限，sat(s,δ)表示自变量为s，边界层厚度为δ的饱和函数，x1,i＝ri表示第i枚导弹与目标的直线距离，表示第i枚导弹与目标的接近速率，x3,i＝qε,i-qε,d,i表示第i枚导弹的实际视线倾角与期望视线倾角之差，表示第i枚导弹的视线倾角变化速率，x5,i＝qβ,i-qβ,d,i表示第i枚导弹的实际视线偏角与期望视线偏角之差，表示第i枚导弹的视线偏角变化速率；

14、参数kr满足kr＞δr+δr，δr＞0。

15、所述沿视线法向的视线角约束制导律中视线高低角方向的制导律为：

16、

17、

18、其中：为沿视线高低角方向选取的滑模函数；以下控制参数满足取值范围λε,με＞0,αε＞1,k1＞0,k2＞δε+δε,γε＞0,δε＞0。

19、所述沿视线法向的视线角约束制导律中视线方位角方向的制导律为：

20、

21、

22、其中：为沿视线方位角方向选取的滑模函数；以下控制参数满足取值范围λβ,μβ＞0,αβ＞1,l1＞0,l2＞δβ+δβ,γβ＞0,δβ＞0。

23、一种多枚导弹对大机动目标进行协同攻击的方法，其特征在于：在各枚导弹上装载所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，并给与各枚导弹设定初始条件和视线角；所述初始条件和视线角包括速度、弹道倾角、弹道偏角、期望视线倾角和期望视线偏角；所述各枚导弹设定制导参数，包括视线方向、视线高低角方向和视线方位角方向。

24、所述各枚导弹选择4枚时，所述导弹初始条件和视线角约束条件为：

25、

26、所述制导参数为：

27、

28、一种导弹的电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现所述数据迁移方法的步骤。

29、一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现所述的方法。

30、有益效果

31、本发明提出的一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，将协同制导律的设计分为两个步骤：首先沿视线方向，基于带有速度约束的二阶一致性算法设计了能实现齐射攻击的分布式协同制导律，既能从理论上完全消除多弹间的剩余时间一致性误差，又能通过主动改变速度约束条件以调节共同遇靶时刻；沿视线法向额外考虑了系统中的不确定干扰，基于自适应鲁棒控制方法以及非奇异快速终端滑模面设计了视线角约束制导律，能有效克服因目标大机动运动而产生的视线角约束误差。

32、本发明的技术方案相比于传统制导方法能有效减少脱靶量，且能同时实现齐射攻击和视线角约束。此外，该制导律在面对大机动目标时表现出相较于现有方法更强的鲁棒性和更小的约束误差。

33、沿视线方向引入的非对称速度约束条件，能够通过主动改变期望的弹目接近速度从而改变遇靶时间，补足了现有时间协同制导律的局限性；沿视线法向引入的不确定参数进一步增强了视线角约束制导律的鲁棒性，仿真结果表明，该制导律在面对大机动目标时依然有较好的视线角稳定能力。

技术特征：

1.一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：制导律包括沿视线方向的分布式协同制导律和沿视线法向的视线角约束制导律；所述沿视线法向包括视线高低角方向和视线方位角方向；所述沿视线方向的分布式协同制导律能消除多弹间的剩余时间一致性误差，且通过主动改变速度约束条件以调节共同遇靶时刻；所述沿视线法向的视线角约束制导律，能克服因目标大机动运动而产生的视线角约束误差。

2.根据权利要求1所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：所述沿视线方向的分布式协同制导律采用带有速度约束的二阶一致性算法设计。

3.根据权利要求1所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：所述沿视线法向的视线角约束制导律采用自适应鲁棒控制方法以及非奇异快速终端滑模面设计。

4.根据权利要求1或2所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：所述沿视线方向的分布式协同制导律，实现齐射攻击的分布式协同制导律为：

5.根据权利要求1或3所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：所述沿视线法向的视线角约束制导律中视线高低角方向的制导律为：

6.根据权利要求1或3所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，其特征在于：所述沿视线法向的视线角约束制导律中视线方位角方向的制导律为：

7.一种多枚导弹对大机动目标进行协同攻击的方法，其特征在于：在各枚导弹上装载权利要求1～6任一项所述带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，并给与各枚导弹设定初始条件和视线角；所述初始条件和视线角包括速度、弹道倾角、弹道偏角、期望视线倾角和期望视线偏角；所述各枚导弹设定制导参数，包括视线方向、视线高低角方向和视线方位角方向。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述各枚导弹选择4枚时，所述导弹初始条件和视线角约束条件为：

9.一种导弹的电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述数据迁移方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1～6所述的方法。

技术总结本发明涉及一种带速度及视线角约束的大机动目标协同制导律，将协同制导律的设计分为两个步骤：首先沿视线方向，基于带有速度约束的二阶一致性算法设计了能实现齐射攻击的分布式协同制导律，既能从理论上完全消除多弹间的剩余时间一致性误差，又能通过主动改变速度约束条件以调节共同遇靶时刻；沿视线法向额外考虑了系统中的不确定干扰，基于自适应鲁棒控制方法以及非奇异快速终端滑模面设计了视线角约束制导律，能有效克服因目标大机动运动而产生的视线角约束误差。技术研发人员：葛志闪,肖明昊,韩治国,张科,弋可行受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18