一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律

本发明属于自动化协同控制领域，具体涉及一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律。

背景技术：

1、多枚导弹同时攻击目标的策略与传统的单导弹系统相比，多导弹系统具有攻击效率高、穿透力强、灵活性强等优点。根据现有相关文献表述，通常有两种方法可以完成多导弹对目标的同时攻击：一是独自导引(例如参考文献中：jeon,i.,j.lee and m.tahk,impact-time-control guidance law for anti-ship missiles.ieee transactions oncontrol systems technology,2006.14(2):p260-266)，该方案为每枚导弹在发射前设定一个共同的打击时间。然后让所有导弹独立引导到目标位置。然而，这种方案要求在发射前有一个适当的共同打击时间，否则同时攻击可能会失败，然而弹群中的一些导弹可能由于自身速度和加速度的限制而无法满足所设定的打击时间，因此这种独自导引的方案容易造成同时打击失效；二是协同导引(例如参考文献中：zhou,j.and j.yang,distributedguidance law design for cooperative simultaneous attacks with multiplemissiles.journal of guidance,control,and dynamics,2016.39(10):p.2436-2444.)，该方案在弹群中建立一个通信网络使得每一枚导弹可在该网络中向其相邻导弹传输自己的状态信息，譬如，剩余飞行时间、剩余飞行距离、速度、航向角等。通过传递这些信息，各导弹通过制导律调整自身的运动状态，使各导弹状态达到一致，从而实现同步攻击。

2、在实际应用场景中，导弹存在通信能力有限、硬件能量差异等约束，导致导弹群在信息交联以及状态更新时存在异步性，严重影响导弹群一致性控制的完成质量。为实现集群有效控制，仅能以采样通信形式进行交互。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，以便精确的控制弹群在异步采样通信下完成对目标的同时攻击。

2、实现本发明的技术解决方案为：一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，步骤如下：

3、步骤1：当n枚导弹同时攻击同一个目标时，n≥2，t时刻时，第i枚导弹获取其自身传感器探测到的离目标的距离ri(t)、自身运动速度vi(t)、仰角γi(t)、方位角ψi(t)、偏航寻的角俯仰寻的角θi(t)、目标速度vtm(t)、目标飞行的偏航角目标飞行的俯仰角θm(t)；其中，i＝1，2，...，n，转入步骤2。

4、步骤2：根据ri(t)、vi(t)、γi(t)、ψi(t)、θi(t)、vtm(t)、θm(t)，结合导弹动力学关系式，获得当前时刻沿弹目视线方向的相对速度vr，i(t)、纵向面垂直于弹目视线方向的相对速度vq，i(t)、横向面垂直于弹目视线方向的相对速度vψ，i(t)以及打击时间偏差ei(t)，转入步骤3。

5、步骤3：判断以下约束条件是否同时成立：

6、

7、其中，j与i含义相同，均为导弹编号j＝1，2，...，n；

8、若三个约束条件同时成立，则保持当前各导弹的飞行状态；

9、若三个约束条件不同时成立，各导弹判断当前时刻t是否与采样时刻tk，i相等，若不相等转入步骤4.1，若相等转入步骤4.2。

10、步骤4.1：若当前时刻t与采样时刻tk，i不相等，则第i枚导弹并未到达自身采样时刻，无法与相邻弹药进行信息交互，那么将ri(t)、ta、vr，i(t)、vq，i(t)、vψ，i(t)输入到制导律中，获得沿弹目视线方向的控制输入ur，i(t)、纵向面垂直于弹目视线方向的控制输入uq，i(t)、横向面垂直于弹目视线方向的控制输入uψ，i(t)，转入步骤5。

11、步骤4.2：若当前时刻t与采样时刻tk，i相等，则到达第i枚导弹自身采样时刻需与相邻弹药利用弹间网络进行信息交互，传递自身飞行状态信息ri(t)、vr,i(t)、vq，i(t)、vψ，i(t)，计算离目标的距离一致性偏差ξr，i(t)，以及沿弹目视线方向的速度一致性偏差ξvr,i(t)，获得第i枚导弹与其相邻的导弹飞行状态差异；并将结果输入到制导律，获得ur，i(t)、uq，i(t)以及uψ，i(t)，转入步骤5。

12、步骤5：建立导弹动力学模型，根据ur，i(t)、uq，i(t)以及uψ，i(t)，由导弹动力学模型获得下一时刻的ri(t+1)、vi(t+1)、γi(t+1)、ψi(t+1)、θi(t+1)，令t＝t+1，并返回步骤2。

13、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

14、(1)现有多导弹协同控制律大多基于弹间连续同步通信，协同控制效果严重依赖通信网络质量，而本专利所提制导律可根据导弹个体以采样通信形式实现协同控制，并且各个导弹通信频率可不同，很大程度降低通信依赖度，节省导弹自身能量；

15、(2)所提出的制导律仅在各个导弹采样时刻通过对比与相邻导弹状态，形成状态差输出控制指令，属于脉冲控制，无需连续控制，降低对导弹驱动机构的性能依赖；

16、(3)沿不同方向分别设计制导律，且各方向制导律相互独立；

17、(4)引入光滑函数避免系统抖震，并且制导律结构简单，算法容易实现。

技术特征：

1.一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，其特征在于，步骤2中，根据第i枚弹上传感器测得的ri(t)、vi(t)、γi(t)、ψi(t)、θi(t)、vtm(t)、θm(t)，结合导弹动力学关系式，获得t时刻下的vr,i(t)、vq,i(t)、vψ,i(t)以及ei(t)，具体如下：

3.根据权利要求2所述的一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，其特征在于：步骤4.1具体如下：

4.根据权利要求3所述的一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，其特征在于：步骤4.2，具体如下：

5.根据权利要求4所述的一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，其特征在于：步骤5中，建立导弹动力学模型，具体如下：

技术总结本发明公开了一种用于多导弹同步打击的异步脉冲协同制导律，避免传统制导律对通信连续且同步要求，使得各导弹基于自身的采样周期与采样信息，控制各个导弹在脉冲时刻更新其位置和速度，使得与其他导弹状态趋于一致，最终促使导弹群以同步形式完成对目标的打击。同时向制导律中嵌入了打击时间约束，可使得弹群以期望的打击时间向目标发起攻击。根据导弹动力学模型，分别沿弹目视线方向和其垂直方向设计了制导律，各制导律设计参数相互独立，可根据系统性能要求各自匹配参数，并且制导律中引入光滑函数避免系统抖震，该制导律结构简单，易于实现。技术研发人员：于航,路坦,戴可人,李豪杰,张合受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2025/1/6