[发明专利]考虑全捷联导引头视场约束的弹群协同制导控制一体化设计方法

说明书

本发明涉及一种考虑全捷联导引头视场约束的弹群协同制导控制一体化设计方法，属于制导技术领域。首先建立起具有严格状态反馈形式的全捷联弹群协同制导与控制一体化设计模型；其次，以体视线角作为协同变量，设计了一种基于“领弹‑从弹”架构的全捷联弹群协同围捕策略；最后，采用了非线性干扰观测器、Lyapunov函数与动态面控制相结合的控制方法，在目标机动和气动扰动存在的条件下，同时实现了视场角约束以及弹群协同制导。本发明所提方法满足了一体化制导控制精度和全捷联导引头视场角约束条件，保证了弹群在协同制导控制过程中全捷联导引头探测的体视线角满足导引头视场约束。

技术领域

本发明属于制导技术领域，涉及一种二维场景下的弹群协同制导控制一体化设计方法，特别涉及一种在考虑全捷联导引头视场约束的弹群协同制导控制一体化设计方法。

背景技术

从最近十余年的几场国际冲突看，精确制导技术正不断向低成本、小型化和高性能方向发展，由此衍生了具有代表性的两个研究热点：全捷联探测制导技术和多弹协同制导技术。

全捷联探测制导体制去除了传统平台式导引头的框架结构，通过将导引头的光学系统、探测器等组件直接固连于导弹本体，显著减小了导引头体积、降低了研制成本，同时也能够提高系统抗过载冲击能力及可靠性，目前已经成为实现制导武器小型化、轻质化、低成本的重要途径。多弹协同制导能够建立起弹群的信息共享机制，在此基础上实现对目标(群)的配合作战，相比传统通过增强单一武器性能提升博弈能力的设计理念，其在提升武器系统探测感知能力、智能化水平、作战效能以及效费比方面更具潜力。

因此，将这两种技术相结合，通过多枚低成本全捷联战术导弹的网络化协同，实现对高价值飞行器目标(群)的精确拦截，对于降低作战成本、提高作战效能、实现低成本非对称作战具有重要的意义，这也是未来精确制导技术的重要发展方向。

针对弹群协同制导问题，当前主要的设计思想是基于多智能体一致性理论，结合变结构控制等方法实现对目标的时间协同制导或者视线角度协同制导。为了简化问题，这种协同制导方法设计时通常不考虑弹体姿态运动。然而，针对全捷联飞行器而言，其导引头的探测器光轴不再与弹体运动隔离，这使得其调整攻角以产生需用过载时，会引起体视线角的变化，此时过大的姿态调整很容易导致目标逃逸较为狭窄的导引头视场，从而造成导弹脱靶。因此，为了在协同过程中保证目标始终处于导引头视场范围内，在进行全捷联飞行器协同制导律设计时必须同时考虑制导回路与姿态控制回路，即进行导引与控制一体化设计。

文献1“考虑全捷联导引头视场约束的三维制导控制一体化设计方法.国家发明专利，CN201910083420.3”公开了一种考虑全捷联导引头视场限制的导引与控制一体化设计方法。该方法将捷联解耦原理和状态约束控制方法相结合，满足了攻击过程导引头视场约束。然而，该方法仅对单枚导弹进行研究，没有考虑多个全捷联导弹的协同制导问题。

文献2“Wang X,Zhang Y,Wu H.Distributed cooperative guidance ofmultiple anti-ship missiles with arbitrary impact angle constraint[J].Aerospace Science and Technology,2015,46:299-311”解决了末端任意攻击角及视场角约束下弹群的协同制导问题，其假设飞行器攻角为零，即认为速度方向与弹目视线方向的夹角即为视场角。然而，大气层内飞行器主要依靠攻角产生气动过载，很显然这种假设并不符合实际情况。

综上所述，现有协同制导方法难以从理论上同时满足全捷联导引头视场角约束条件以及弹群对目标的协同攻击效果，并且国内外针对全捷联视场约束下的弹群协同制导控制一体化设计方法还未见公开文献。

发明内容

要解决的技术问题