本發(fā)明屬于自動化協(xié)同控制領(lǐng)域，具體涉及一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律。

背景技術(shù)：

1、多枚導(dǎo)彈同時攻擊目標(biāo)的策略與傳統(tǒng)的單導(dǎo)彈系統(tǒng)相比，多導(dǎo)彈系統(tǒng)具有攻擊效率高、穿透力強(qiáng)、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點。根據(jù)現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)表述，通常有兩種方法可以完成多導(dǎo)彈對目標(biāo)的同時攻擊：一是獨自導(dǎo)引(例如參考文獻(xiàn)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)，該方案為每枚導(dǎo)彈在發(fā)射前設(shè)定一個共同的打擊時間。然后讓所有導(dǎo)彈獨立引導(dǎo)到目標(biāo)位置。然而，這種方案要求在發(fā)射前有一個適當(dāng)?shù)墓餐驌魰r間，否則同時攻擊可能會失敗，然而彈群中的一些導(dǎo)彈可能由于自身速度和加速度的限制而無法滿足所設(shè)定的打擊時間，因此這種獨自導(dǎo)引的方案容易造成同時打擊失效；二是協(xié)同導(dǎo)引(例如參考文獻(xiàn)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.)，該方案在彈群中建立一個通信網(wǎng)絡(luò)使得每一枚導(dǎo)彈可在該網(wǎng)絡(luò)中向其相鄰導(dǎo)彈傳輸自己的狀態(tài)信息，譬如，剩余飛行時間、剩余飛行距離、速度、航向角等。通過傳遞這些信息，各導(dǎo)彈通過制導(dǎo)律調(diào)整自身的運(yùn)動狀態(tài)，使各導(dǎo)彈狀態(tài)達(dá)到一致，從而實現(xiàn)同步攻擊。

2、在實際應(yīng)用場景中，導(dǎo)彈存在通信能力有限、硬件能量差異等約束，導(dǎo)致導(dǎo)彈群在信息交聯(lián)以及狀態(tài)更新時存在異步性，嚴(yán)重影響導(dǎo)彈群一致性控制的完成質(zhì)量。為實現(xiàn)集群有效控制，僅能以采樣通信形式進(jìn)行交互。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，以便精確的控制彈群在異步采樣通信下完成對目標(biāo)的同時攻擊。

2、實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，步驟如下：

3、步驟1：當(dāng)n枚導(dǎo)彈同時攻擊同一個目標(biāo)時，n≥2，t時刻時，第i枚導(dǎo)彈獲取其自身傳感器探測到的離目標(biāo)的距離ri(t)、自身運(yùn)動速度vi(t)、仰角γi(t)、方位角ψi(t)、偏航尋的角俯仰尋的角θi(t)、目標(biāo)速度vtm(t)、目標(biāo)飛行的偏航角目標(biāo)飛行的俯仰角θm(t)；其中，i＝1，2，...，n，轉(zhuǎn)入步驟2。

4、步驟2：根據(jù)ri(t)、vi(t)、γi(t)、ψi(t)、θi(t)、vtm(t)、θm(t)，結(jié)合導(dǎo)彈動力學(xué)關(guān)系式，獲得當(dāng)前時刻沿彈目視線方向的相對速度vr，i(t)、縱向面垂直于彈目視線方向的相對速度vq，i(t)、橫向面垂直于彈目視線方向的相對速度vψ，i(t)以及打擊時間偏差ei(t)，轉(zhuǎn)入步驟3。

5、步驟3：判斷以下約束條件是否同時成立：

6、

7、其中，j與i含義相同，均為導(dǎo)彈編號j＝1，2，...，n；

8、若三個約束條件同時成立，則保持當(dāng)前各導(dǎo)彈的飛行狀態(tài)；

9、若三個約束條件不同時成立，各導(dǎo)彈判斷當(dāng)前時刻t是否與采樣時刻tk，i相等，若不相等轉(zhuǎn)入步驟4.1，若相等轉(zhuǎn)入步驟4.2。

10、步驟4.1：若當(dāng)前時刻t與采樣時刻tk，i不相等，則第i枚導(dǎo)彈并未到達(dá)自身采樣時刻，無法與相鄰彈藥進(jìn)行信息交互，那么將ri(t)、ta、vr，i(t)、vq，i(t)、vψ，i(t)輸入到制導(dǎo)律中，獲得沿彈目視線方向的控制輸入ur，i(t)、縱向面垂直于彈目視線方向的控制輸入uq，i(t)、橫向面垂直于彈目視線方向的控制輸入uψ，i(t)，轉(zhuǎn)入步驟5。

11、步驟4.2：若當(dāng)前時刻t與采樣時刻tk，i相等，則到達(dá)第i枚導(dǎo)彈自身采樣時刻需與相鄰彈藥利用彈間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，傳遞自身飛行狀態(tài)信息ri(t)、vr,i(t)、vq，i(t)、vψ，i(t)，計算離目標(biāo)的距離一致性偏差ξr，i(t)，以及沿彈目視線方向的速度一致性偏差ξvr,i(t)，獲得第i枚導(dǎo)彈與其相鄰的導(dǎo)彈飛行狀態(tài)差異；并將結(jié)果輸入到制導(dǎo)律，獲得ur，i(t)、uq，i(t)以及uψ，i(t)，轉(zhuǎn)入步驟5。

12、步驟5：建立導(dǎo)彈動力學(xué)模型，根據(jù)ur，i(t)、uq，i(t)以及uψ，i(t)，由導(dǎo)彈動力學(xué)模型獲得下一時刻的ri(t+1)、vi(t+1)、γi(t+1)、ψi(t+1)、θi(t+1)，令t＝t+1，并返回步驟2。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：

14、(1)現(xiàn)有多導(dǎo)彈協(xié)同控制律大多基于彈間連續(xù)同步通信，協(xié)同控制效果嚴(yán)重依賴通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，而本專利所提制導(dǎo)律可根據(jù)導(dǎo)彈個體以采樣通信形式實現(xiàn)協(xié)同控制，并且各個導(dǎo)彈通信頻率可不同，很大程度降低通信依賴度，節(jié)省導(dǎo)彈自身能量；

15、(2)所提出的制導(dǎo)律僅在各個導(dǎo)彈采樣時刻通過對比與相鄰導(dǎo)彈狀態(tài)，形成狀態(tài)差輸出控制指令，屬于脈沖控制，無需連續(xù)控制，降低對導(dǎo)彈驅(qū)動機(jī)構(gòu)的性能依賴；

16、(3)沿不同方向分別設(shè)計制導(dǎo)律，且各方向制導(dǎo)律相互獨立；

17、(4)引入光滑函數(shù)避免系統(tǒng)抖震，并且制導(dǎo)律結(jié)構(gòu)簡單，算法容易實現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，其特征在于，步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，其特征在于，步驟2中，根據(jù)第i枚彈上傳感器測得的ri(t)、vi(t)、γi(t)、ψi(t)、θi(t)、vtm(t)、θm(t)，結(jié)合導(dǎo)彈動力學(xué)關(guān)系式，獲得t時刻下的vr,i(t)、vq,i(t)、vψ,i(t)以及ei(t)，具體如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，其特征在于：步驟4.1具體如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，其特征在于：步驟4.2，具體如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，其特征在于：步驟5中，建立導(dǎo)彈動力學(xué)模型，具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于多導(dǎo)彈同步打擊的異步脈沖協(xié)同制導(dǎo)律，避免傳統(tǒng)制導(dǎo)律對通信連續(xù)且同步要求，使得各導(dǎo)彈基于自身的采樣周期與采樣信息，控制各個導(dǎo)彈在脈沖時刻更新其位置和速度，使得與其他導(dǎo)彈狀態(tài)趨于一致，最終促使導(dǎo)彈群以同步形式完成對目標(biāo)的打擊。同時向制導(dǎo)律中嵌入了打擊時間約束，可使得彈群以期望的打擊時間向目標(biāo)發(fā)起攻擊。根據(jù)導(dǎo)彈動力學(xué)模型，分別沿彈目視線方向和其垂直方向設(shè)計了制導(dǎo)律，各制導(dǎo)律設(shè)計參數(shù)相互獨立，可根據(jù)系統(tǒng)性能要求各自匹配參數(shù)，并且制導(dǎo)律中引入光滑函數(shù)避免系統(tǒng)抖震，該制導(dǎo)律結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。

技術(shù)研發(fā)人員：于航,路坦,戴可人,李豪杰,張合
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6