[发明专利]三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法

说明书

本发明公开了一种三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，该方法中首先针对各个飞行器提出一个三维落角约束制导律并给出其显式的剩余飞行时间估计方法，然后以上述制导律作为基础制导律，将剩余飞行时间估计值作为协调变量，通过额外增加用于剩余飞行时间一致性调节的偏置指令，实现多飞行器以指定方向同时到达目标位置。

技术领域

本发明涉及多飞行器协同制导方法，具体涉及一种能够实现在三维空间以指定落角同时到达目标位置的多飞行器协同制导方法。

背景技术

随着信息电子技术的飞速发展，多飞行器协同制导概念近年来得到了越来越广泛的关注。与单飞行器独立制导相比，多飞行器协同制导能够通过实现同时到达指定目标位置提高完成复杂任务的能力和效率，特别是在军事领域，多飞行器协同制导技术是饱和敌方防御系统、提高武器系统突防能力的有效手段。因此，多飞行器协同制导具有重要的现实意义。

协同制导的主要目的是实现同时到达，除此之外为了满足特定的目标任务，还需要满足额外的落角约束，如在军事领域，为了提高对装甲或深埋地下的硬目标的侵彻能力，需要以指定落角命中目标的薄弱部位。因此，迫切需要设计一种能够同时实现落角约束和同时到达的多飞行器三维协同制导律。

然而，落角约束与同时到达是两类不同的时空约束条件，它们之间存在着强耦合关系，且由于实际中大多数飞行器的切向加速度是不可以自主按需调节的，实现落角约束同时到达的协同制导问题是一个高度欠驱动的问题，需要仅通过设计飞行器的法向加速度满足多重终端约束条件，此外，三维制导模型的高度非线性也进一步增加了该问题的求解难度。因此，目前关于这方面的研究还很少。

由于上述原因，本发明人对多飞行器协同制导问题做了深入研究，以期待设计出一种能够实现在三维空间以指定落角同时到达目标位置的多飞行器协同制导方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，该方法中首先针对各个飞行器提出一个三维落角约束制导律并给出其显式的剩余飞行时间估计方法，然后以上述制导律作为基础制导律，将剩余飞行时间估计值作为协调变量，通过额外增加用于剩余飞行时间一致性调节的偏置指令，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，

该方法中，通过三维落角约束制导指令控制飞行器飞向目标，其中，所述三维落角约束制导指令包括用于控制飞行器精确到达的位置调节指令和控制飞行器满足落角约束的角度调节指令；

在所述位置调节指令中添加用于进行飞行时间一致性调节的偏置项。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，各飞行器能够实现在三维空间内以指定落角到达目标位置，不涉及复杂的数学运算，形式简单，易于实施；

(2)根据本发明提供的三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，能够实时给出各飞行器在上述落角约束制导律导引下的剩余飞行时间估计值，且估计精度较高；

(3)根据本发明提供的三维空间下满足落角约束的多飞行器协同制导方法，多飞行器仅通过施加法向制导指令便能实现在三维空间以指定落角同时到达目标位置，具备较好的性能表现和的应用潜力。

附图说明

图1示出本申请中飞行器与目标位置间的制导几何关系示意图；

图2示出本发明实验例中5个飞行器间的通信拓扑关系示意图；

图3示出本发明实验例中5个飞行器在三维空间的飞行弹道曲线示意图；

图4示出本发明实验例中5个飞行器的视场角变化曲线示意图；