《海鹰智库丛书 导航制导与控制技术篇》陈少春编；谷满仓总主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《海鹰智库丛书 导航制导与控制技术篇》

【作　者】陈少春编；谷满仓总主编

【丛书名】海鹰智库丛书

【页 数】 186

【出版社】 北京：北京理工大学出版社 , 2021.01

【ISBN号】978-7-5682-8988-7

【参考文献】 陈少春编；谷满仓总主编. 海鹰智库丛书 导航制导与控制技术篇. 北京：北京理工大学出版社, 2021.01.

图书封面：

图书目录：

《海鹰智库丛书 导航制导与控制技术篇》内容提要：

本书是《海鹰智库丛书》导航制导与控制技术篇分册。导航制导与控制是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。该学科研究航天、航空、航海等各类运动体的位置、方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真，是国防武器系统重要核心技术之一。本分册择优选出导航制导与控制技术领域15篇具有代表性的优秀论文，以期提供导航制导与控制技术领域最新的研究成果。

《海鹰智库丛书 导航制导与控制技术篇》内容试读

多导弹协同制导方法

分类综述

施广慧赵瑞星田加林席建祥

本文综述了多导弹协同制导方法的研究现状，分析了各种协同制导方法间的本质区别。依据协调信息获取来源这一根本差异，将现有协同制导方法分类为独立式协同制导和综合式协同制导。对于综合式协同制导，依据协调信息的配置方式，进一步划分为集中式和分布式。结合典型研究成果，对不同类型协同制导方法进行了优缺点比较，分析了当前协同制导方法存在的问题，并指出了该领域未来可能的研究方向。

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引言

协同控制起源于自然界中生物集群现象，如鸟类编队飞行以减少阻力，鱼类群聚以抵御天敌等。群体内的协调与合作将极大地提高个体行为的智能化程度，能够完成单个个体无法完成的任务，具有高效率、高容错性和内在的并行性等优点[山。协同的优越性使其成为当前控制领域的研究热点，多水下航行器、多无人机、卫星编队等都是对协同控制理论的典型应用[24。

随着现代反导技术不断升级，导弹突防难度日益增大，类似CWS

(Close-in Weapon System)的此类导弹防御系统以其全方位多层次情报搜集能力、战场拦截能力和主动干扰能力，致使单枚导弹在作战中面临巨大威胁[58)。将协同控制技术应用于导弹作战任务，使传统单一导弹作战变为相互之间具备协调合作的导弹群作战，可以提高导弹的突防能力、打击效能等。此外，多导弹协同作战还能实现战术隐身、增强电子对抗能力和对运动目标的识别搜捕能力等单枚导弹无法完成的任务[9。多导弹协同作战涉及的技术众多，协同制导技术作为其中的关键，直接决定了导弹的控制精度与协同效果2。如何设计协同制导律以应对复杂多变的实际作战环境，提高协同作战效果，是当前协同制导问题的一个关键点[3]

文献[l4]中，Mclain等人首次提出了协调变量(Coordination

Variables)的概念，利用协调变量概念而提出的协同控制方法，被认为是一种解决多主体协同控制问题的通用方法。在多无人机的协同控制中，利用基于协调变量的协同控制已经被证实发挥了重要作用1]。在文献[16]中，赵世钰和周锐将其应用到多导弹的协同制导中，提出了具有一定代表性的基于协调变量的多导弹协同制导方法。可见，协调变量在整个协同任务中发挥着关键作用，大量此类关于多导弹协同制导问题的文献中都可以看到协调变量的身影，尽管并非所有都被称作协调变量，但其在协同任务中发挥的作用与其基本相当。在此将其统一概括为协调信息，而导弹的速度、位置、视线角、前置角等状态

002导航制导与控制技术篇

量一致称为导弹的状态信息。

文献[17]依据协同的约束条件，将协同制导律进行了分类。其中，基于弹着时间约束的协同制导律是将时间作为协调信息，而终端角度约束类型则是将角度作为协调信息。可见，不同协同制导律的区别之处在于对不同的协调信息进行约束。所以，依据约束条件作为分类的本质，是依据协调信息类型的分类。本文依据协调信息的获取来源与配置方式，尝试从更为深入、本质的角度对该领域的研究成果进行分类归纳，比较各自优缺点，并提出有待解决的问题。

1独立式协同制导

独立式协同制导最本质的特征是协调信息的确定仅仅依靠自身状态信息。导弹之间不存在任何通信，各自的状态信息不能为其他任何导弹所感知和利用，飞行中的每一枚导弹各自按照预先设定好的制导律独立飞行。协同作战效果能够实现，依靠的是各枚导弹的制导律协调信息中存在某一约束的预设相同期望值，在协调信息的调节下促使各枚参战导弹的相应状态信息共同趋向该期望值，最终实现状态一致。

在2006年，Jeon等人以多反舰导弹齐射攻击为背景，提出了任意指定飞行时间的制导律(Impact-time-control Guidance,ITCG)I8),，为多导弹协同制导律设计问题率先提出了尝试性的解决方法。经过近似

和线性化简化后的TCG加速度控制指令表达式为

a ag ap NVA Ker

(1)

式中，6r=T。-T为剩余时间误差反馈，T。=T。-T为期望剩余飞行

时间，T为当前时刻，T,为TCG的关键要素期望攻击时间，T为以比

例导引估计出的实际剩余时间。被本文作为分类依据的协调信息是￡，

而T和T是构成&，的状态信息。协调信息仅仅依赖于一个共同并确知

的T.和两个自身状态量，不涉及任何其他导弹状态信息。在协调信息

的反馈控制下，每枚导弹的攻击时间各自独立地趋于T,时间协同的实

现仅依靠所有T:的取值一致。

多导弹协同制导方法分类综述003

为了取得更好的作战效果，一般要求同时到达目标的导弹还能以不同的角度人射。为此，Jeon等人在2007年又提出了带有角度约束的攻击时间控制导引律(Impact--time-and-angle-control Guidance,

ITACG)[],其时间协同方式与TCG基本类似。类似TCG的攻击时

间可控导引律是解决多导弹协同制导问题理论研究领域较典型且有效的范例，诸多学者得以在其基础上展开更为深入的探索。但是，由于期望攻击时间有效范围如何确定、过度的线性化简化等问题，导致其实际应用尚存在困难。

文献[23]提出了一种通过航路动态规划实现协同的制导方法，飞行全程规划的航路均为直线或圆弧，成为当前多导弹协同制导方法

中较易于工程实现的一种。角度协同的实现根据第i枚导弹位置(x:,y:)和航向角α：两个状态信息，给定期望攻击角0，后可确定作为协调

信息的轨迹圆弧半径R,而后依靠双圆弧原理得到导引其进入期望攻

击角所需的控制指令[24]。时间协同的原理与TCG基本类似，都是通

过各自状态量生成协调信息，独立地逼近一个预设期望攻击时间。与

TCG不同的是具体控制导弹的机动方式，直线和圆弧状的规则航迹决

定了基于双圆弧原理的协同制导，是目前时间和角度同时约束的协同制导律中最易于作战实现的。然而，由于时间与角度的协同分时进行，在一定程度上影响了协同的效果：而简单的加速度指令和规则的飞行航路都增加了导弹被拦截的概率。

在大部分独立式协同制导方法中，还存在的一个普遍问题是协调信息依赖于一个需要提前确定好的期望值。诸多文献中都需要提前确定出期望攻击时间“或期望攻击角度g”。一方面，这样的确定不是必需的，时间协同只需满足同时到达即可：另一方面，可以保证协同制导律有效、突防打击效能最佳或能耗最省的期望值有效范围是未知的。摆脱确定期望值对多导弹协同制导作战应用的束缚，是独立式协同制导发展的必经之路。

为了避免需要提前确定一个期望值的束缚，文献[27]提出了一种基于领弹被领弹策略的协同制导律。领弹采用经典比例导引，被领

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···试读结束···