多臨近空間攔截器編隊攔截自主協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)研究

任　章于江龍

(1．北京航空航天大學(xué) 自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京100191; 2．北京航空航天大學(xué) 飛行器控制一體化技術(shù)國防科技重點實驗室，北京100191)

0　引言

臨近空間高超聲速飛行器一方面可在極短時間內(nèi)迅速打擊數(shù)千或上萬千米以外的各類重要軍事目標(biāo)，實現(xiàn)全球快速打擊；另一方面具有非常規(guī)彈道、能突破目前所有的防御系統(tǒng)，突防能力強、機動范圍大[1-5]。而且，隨著制導(dǎo)控制技術(shù)的發(fā)展，多高超聲速飛行器協(xié)同攻擊技術(shù)也得到進一步的發(fā)展[6]。面對臨近空間高超聲速飛行器的威脅，高精度智能防御與攔截技術(shù)亟待突破。多臨近空間攔截器編隊協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)已成為未來國防裝備發(fā)展的重要方向。

多臨近空間攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制系統(tǒng)需要具備五方面的能力：1)協(xié)同探測能力[7]，提供信息獲取保障；2)協(xié)同感知/認知能力[8]，提供信息處理保障；3)協(xié)同決策/規(guī)劃能力[9]，提供管理決策保障；4)組網(wǎng)編隊能力[10-11]，提供協(xié)同制導(dǎo)保障；5)協(xié)同控制能力[12]，提供分布式控制保障。多臨近空間攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，為了保證精確攔截，需要對現(xiàn)有的防空反導(dǎo)系統(tǒng)從探測、決策規(guī)劃、指控、制導(dǎo)控制與評估各子系統(tǒng)進行升級與再設(shè)計。然而，目前對于多臨近空間攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制的研究尚處于起步階段，已有成果大都針對于各個子系統(tǒng)進行獨立的研究[7-12]，并未從整體上把握多臨近空間攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制總體系統(tǒng)的技術(shù)難點以及各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合。

本文首先梳理了高超聲速飛行器以及多臨近空間攔截器編隊系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次，結(jié)合研究現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢歸納總結(jié)了多臨近空間攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制所面臨的技術(shù)難點與挑戰(zhàn)；在此基礎(chǔ)上，提煉出多臨近空間攔截器自主協(xié)同制導(dǎo)控制中的6個關(guān)鍵科學(xué)問題；最后，探討了多臨近空間攔截器編隊自主協(xié)同制導(dǎo)控制的幾項可行技術(shù)。

1　發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.1　高超聲速飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

高超聲速飛行器具有極高的軍事價值，目前受到國際上軍事大國、強國的極端重視。20世紀(jì)50年代中期，超聲速燃燒試驗的成功以及超燃沖壓發(fā)動機概念的提出帶來了高超聲速飛行器發(fā)展的第一個高峰。

20世紀(jì)90年代中期以來，美國啟動了多個高超聲速飛行器的研究計劃。特別是進入新世紀(jì)年后研究進程加速，多項關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，目前已進入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和試飛驗證階段。1)天基的“獵鷹”高超聲速飛行器計劃[13]。該計劃的驗證機為HTV-1、2、3。其中HTV-2分別于2010年4月22日和2011年8月13日試驗，但試飛連續(xù)失敗。自此，美國DARPA已經(jīng)決定不再進行HTV-2的后續(xù)試驗。2)“黑燕”高超聲速飛行器Future-X計劃[14]，驗證機為X-37B。X-37B不僅僅是小型航天飛機，有能力對敵國衛(wèi)星和其他航天器采取軍事行動，且具有全球快速打擊能力。X-37B目前已經(jīng)連續(xù)3次成功試飛，是美軍最高軍事機密之一。3)高超聲速沖壓巡航導(dǎo)彈Hyper-X計劃[15]，驗證機為X-51A。X-51A的3次試驗中，有1次成功，2次失敗。4)先進高超聲速武器(AHW)計劃[16]。2011年11月17日，AHW試飛成功，最高速度達8Mach，飛行了約3700km，擊中了太平洋上美國陸軍里根測試場。

俄羅斯臨近空間高超聲速飛行器的研發(fā)思路較為保守，普遍采用技術(shù)成熟的飛機和導(dǎo)彈作為發(fā)射平臺，技術(shù)風(fēng)險小，分別有針-31計劃以及IGLA計劃[17]。這兩種飛行器均可與戰(zhàn)略導(dǎo)彈白楊結(jié)合。作為新型戰(zhàn)略前端，前段為典型的助推滑翔彈道，在30幾千米處超燃沖壓發(fā)動機點火，以復(fù)雜彈道飛向目標(biāo)。同樣，美國新一代戰(zhàn)略導(dǎo)彈前端由純彈道再入系統(tǒng)改為彈道機動飛行器(TSV)并提出了三型方案(TSV-1、2、3)。美、俄新型戰(zhàn)略導(dǎo)彈前端將改為可大范圍機動的高超聲速飛行器，再入大氣層后大范圍機動飛行，突防能力、威懾力大大增強。

高超聲速武器在不遠的將來將裝備服役，現(xiàn)有防御系統(tǒng)和武器的防御空間和任務(wù)將發(fā)生革命性的變化。對臨近空間高超聲速目標(biāo)的攔截防御迫在眉睫。

1.2　多臨近空間攔截器編隊系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

針對高超聲速飛行器無固定彈道、長時間大范圍持續(xù)機動、突防能力強的特點，傳統(tǒng)的爆破殺傷已經(jīng)難以攔截這一類飛行器，在臨近空間對高超聲速目標(biāo)殺傷，需要以直接碰撞的方式進行攔截。從國內(nèi)研究來看，多臨近空間攔截器編隊協(xié)同攔截主要有兩種研究思路。一是建立攔截概率模型[18-20]，利用動態(tài)規(guī)劃以及優(yōu)化理論得到最優(yōu)目標(biāo)分配策略以及最優(yōu)攔截策略；二是設(shè)計具體的協(xié)同攔截制導(dǎo)律[21-24]，得到攔截器過載的具體表達式，實現(xiàn)精確攔截。從現(xiàn)有的成果來看，多臨近空間攔截器系統(tǒng)的研究大多是理論結(jié)果，而工程實踐較少，且理論成果主要集中在末制導(dǎo)方面。在工程實踐方面，2015年8月，美國導(dǎo)彈防御局正式啟動了多目標(biāo)攔截器(MOKV)發(fā)展計劃[25-26]，被外界認為是美國導(dǎo)彈防御技術(shù)發(fā)展進入了新階段。MOKV計劃的初衷是攔截分導(dǎo)式多彈頭洲際導(dǎo)彈，但是其技術(shù)體系與關(guān)鍵問題與多攔截器協(xié)同攔截類似，其協(xié)同探測、協(xié)同決策、協(xié)同控制的成果可以在多臨近空間攔截器編隊自主協(xié)同制導(dǎo)控制的研究中得到相關(guān)借鑒。

2　技術(shù)難點及挑戰(zhàn)

高超聲速目標(biāo)在臨近空間長時間超高速飛行，無固定彈道，長時間大范圍持續(xù)機動，突防能力強，使得地基雷達、彈載雷達對其探測、捕獲、跟蹤困難，獲取的運(機)動信息少，無法實現(xiàn)逆彈道攔截，攔截成功率降低。此外，在臨近空間對高超聲速目標(biāo)殺傷，需要采用直接碰撞的方式進行攔截，對單枚攔截器的攔截能力提出了極大的要求。一般講單枚攔截器對此類目標(biāo)的攔截成功率很低。為保證攔截成功概率，就必須采用多枚攔截器協(xié)同攔截高超聲速目標(biāo)。因此，多攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)成為實現(xiàn)對臨近空間高超聲速目標(biāo)有效攔截的關(guān)鍵技術(shù)。綜合目前學(xué)者們對高超聲速飛行器的理論研究以及國內(nèi)外工程研究現(xiàn)狀，筆者認為攔截臨近空間高超聲速飛行器主要存在以下六項技術(shù)難點與挑戰(zhàn)。

2.1　高超聲速飛行器特殊的飛行模式與彈道加大了攔截難度

目前，可能成為臨近空間高超聲速武器的主要有兩種高超聲速飛行器。一種是由火箭助推至大氣層外或大氣層高層，獲得相當(dāng)?shù)乃俣群笤偃氪髿鈱娱L距離滑翔機動飛行的滑翔機動飛行器，其合適的滑翔飛行高度在70～30km左右。其彈道主要有亞軌道彈道、助推滑翔彈道和周期性跳躍式彈道等。側(cè)向機動主要采用BTT方式，可機動的范圍達1000 km以上。大約在距離目標(biāo)400km，高度40～30km時采用BTT-180°快速下壓方式進入最后的攻擊彈道，此時飛行馬赫數(shù)一般在10左右。

另一種有可能成為進攻性武器的高超聲速飛行器為采用超燃沖壓發(fā)動機為動力的乘波體氣動外形的高超聲速巡航飛行器。據(jù)研究，采用乘波體氣動外形的高超聲速巡航飛行器在34km的高度上其升阻比可達到最大，這種飛行器的側(cè)向機動一般都采用BTT轉(zhuǎn)彎機動，最大可用法向過載和側(cè)向過載約為1～3g。高超聲速巡航飛行器的飛行模式通常為高超聲速巡航直線飛行，較少進行橫側(cè)向機動飛行，巡航飛行的高度大致在30～40km之間的空域，速度保持在5Mach以上。如果需要進行橫側(cè)向飛行時，通常進行BTT轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑通常在數(shù)十千米。

這些特殊的飛行模式與彈道形式使得地基雷達、彈載雷達對其探測、捕獲、跟蹤十分困難，導(dǎo)致獲取的運(機)動信息少，進而影響攔截成功率。

2.2　超高的飛行速度提高了對防御系統(tǒng)預(yù)警能力的時間性要求

臨近空間高超聲速飛行器的飛行速度極快，攔截高超聲速目標(biāo)要求預(yù)警系統(tǒng)盡可能及早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，以爭取攔截時間。

對于現(xiàn)有的防空反導(dǎo)系統(tǒng)，一方面，目標(biāo)的超高速度將大大降低預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)概率和發(fā)現(xiàn)距離。據(jù)初步估算，一部雷達發(fā)現(xiàn)飛行速度為Ma=3的目標(biāo)的概率大致為0.3；而當(dāng)目標(biāo)的飛行速度增大1倍達到Ma=6，其發(fā)現(xiàn)概率則下降1個數(shù)量級或更低。另一方面，防御雷達的伺服跟蹤回路特性是能否成功截獲和跟蹤目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于臨近空間高超聲速飛行器超高的飛行速度和復(fù)雜的彈道，伺服跟蹤回路要滿足寬頻帶和低噪聲這2個矛盾的要求，回路設(shè)計面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

2.3　超高的速度和特殊的環(huán)境增大了末段精確探測的難度

末端尋的導(dǎo)引頭體制對臨近空間攔截器至關(guān)重要。對于橫越速度特別大的高超聲速目標(biāo)，導(dǎo)引頭對目標(biāo)的快速捕獲和穩(wěn)定跟蹤都存在極大的困難。就目前的導(dǎo)引頭技術(shù)水平而言，其安裝方式還不能采用捷聯(lián)安裝方式，須采用穩(wěn)定平臺安裝導(dǎo)引頭。但橫越馬赫數(shù)高達5～10的高超聲速目標(biāo)對導(dǎo)引頭穩(wěn)定平臺的跟蹤速度也提出了超高要求。目前跟蹤速度最快的導(dǎo)引頭穩(wěn)定平臺，裝備AIM-9X空空導(dǎo)彈上，但是用于實戰(zhàn)中，這種跟蹤速度能否保證導(dǎo)引頭穩(wěn)定跟蹤高超聲速飛器仍需進一步研究與驗證。

2.4　實現(xiàn)大氣層內(nèi)直接碰撞殺傷給制導(dǎo)技術(shù)帶來巨大挑戰(zhàn)

臨近空間高超聲速武器超寬的作戰(zhàn)空域、超高的飛行速度、超大的機動范圍、特殊的機動模式等決定了傳統(tǒng)的導(dǎo)引技術(shù)難以應(yīng)用于或直接應(yīng)用于臨近空間攔截器。

傳統(tǒng)的防空導(dǎo)彈一般采用爆炸毀傷方式，允許的脫靶量與戰(zhàn)斗部的爆炸毀傷半徑直接相關(guān)。由于臨近空間高超聲速目標(biāo)超高的飛行速度，脫靶量的大小將直接影響毀傷效果，需要導(dǎo)引精度更高，甚至可以實現(xiàn)直接碰撞的導(dǎo)引律。然而，可實現(xiàn)直接碰撞的制導(dǎo)律往往用在空間作戰(zhàn)的KKV一類的攔截彈上，要在大氣層內(nèi)實現(xiàn)直接碰撞目前尚存在較大困難。

2.5　攔截大橫越速度目標(biāo)需要更多更精確的制導(dǎo)信息

傳統(tǒng)的制導(dǎo)律，如比例導(dǎo)引以及改進的比例導(dǎo)引律等，使用視線轉(zhuǎn)率作為主要信息，構(gòu)成自尋的末制導(dǎo)導(dǎo)引律。要穩(wěn)定跟蹤橫越馬赫數(shù)高達5～10的高超聲速目標(biāo)，對導(dǎo)引頭穩(wěn)定平臺的跟蹤速度和穩(wěn)定性也提出了嚴苛要求。特別是對于體積小、空間狹窄的臨近空間攔截器，跟蹤回路的伺服頻帶要滿足寬頻帶和低噪聲這2個矛盾的指標(biāo)要求非常困難，造成導(dǎo)引頭很難提供精確的目標(biāo)視線轉(zhuǎn)率信號。如果導(dǎo)引頭不能提供足夠精確的視線轉(zhuǎn)率，還需要從探測圖像中提取相關(guān)的制導(dǎo)信息來構(gòu)成導(dǎo)引律，才能實現(xiàn)對超高速目標(biāo)的直接碰撞殺傷。

2.6　臨近空間防御對攔截彈的機動過載與過載控制提出了超高要求

研究表明，臨近空間高超聲速武器長時間飛行的空域在20～40km之間，此空域大氣相對稀薄，飛行器氣動舵面效率低，響應(yīng)時間長，再加上攔截彈彈翼很小，能提供的氣動力很有限，所以在此空域作戰(zhàn)的臨近空間攔截彈一般須采用直接側(cè)向力/氣動力復(fù)合控制以提高機體動態(tài)響應(yīng)速度。但調(diào)節(jié)速度慢的氣動舵面在高超聲速飛行條件下無法完成變化太劇烈、太迅速的作動，只適合作飛行穩(wěn)定機構(gòu)；而調(diào)節(jié)速度快的直接力執(zhí)行機構(gòu)則適合完成快速響應(yīng)姿態(tài)調(diào)整動作，盡快產(chǎn)生需用過載。但在此空域內(nèi)還存在所謂側(cè)向噴流與前方來流交互干擾影響的現(xiàn)象，不僅是其效率大大降低，還會對飛行器的飛行控制產(chǎn)生嚴重影響。要實現(xiàn)精確控制尚存困難。

綜合上述攔截高超聲速飛行器的技術(shù)難點，可以看出高超武器的機動過載遠大于彈道導(dǎo)彈，給現(xiàn)有的反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)攔截高超目標(biāo)帶來了很大的挑戰(zhàn)，必須針對臨近空間高超聲速目標(biāo)開展特有的攔截系統(tǒng)研究。其次，單攔截器攔截臨近空間高超聲速目標(biāo)成功率極低，必須采用多攔截器協(xié)同攔截，才能實現(xiàn)對臨近空間高超聲速目標(biāo)直接碰撞有效殺傷。而且，攔截臨近空間高超聲速目標(biāo)相關(guān)的許多技術(shù)問題機理尚不清楚，嚴重缺乏相關(guān)理論與方法支撐，而相關(guān)基礎(chǔ)理論研究面臨著新的挑戰(zhàn)。攔截器自主協(xié)同制導(dǎo)控制機理與機制、理論與方法研究尚處于探索階段，可供借鑒的研究成果極少，已成為有效攔截高超聲速目標(biāo)的技術(shù)瓶頸。這也使得多攔截器自主協(xié)同制導(dǎo)控制理論與方法研究勢在必行。

3　關(guān)鍵技術(shù)問題

多攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)成為實現(xiàn)對臨近空間高超聲速目標(biāo)有效攔截的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有的高超攔截問題的研究可以看出，當(dāng)高超聲速目標(biāo)在安全距離以外的自主飛行滑翔(巡航)段，以一定方式(1箭3～4枚KKV)將多攔截器發(fā)送到可自主探測目標(biāo)的陣位上(距目標(biāo)200km)形成編隊進行協(xié)同攔截是一種有效的手段。以多臨近空間攔截器編隊攻擊構(gòu)成的多臨近空間攔截網(wǎng)絡(luò)作為研究對象，因此，需要重點研究的是末制導(dǎo)段的多攔截器編隊攻擊自主協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)與方法。

3.1　分布式多層次高速攔截網(wǎng)絡(luò)建模機理與特性分析方法

對分布式多層次高速攔截網(wǎng)絡(luò)的建模描述和特性分析是實現(xiàn)協(xié)同感知、制導(dǎo)與控制的基礎(chǔ)。臨近空間高速攔截器自身有非常復(fù)雜的動力學(xué)和運動學(xué)特性，另外還有復(fù)雜的耦合、非線性和不確定等特征。多個攔截器組成編隊網(wǎng)絡(luò)后，如何在兼顧單攔截器自身特性和網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系的基礎(chǔ)上對整個攔截網(wǎng)絡(luò)進行綜合建模是十分復(fù)雜的問題。進一步，如何對攔截網(wǎng)絡(luò)和攔截目標(biāo)組成的多攔截器-目標(biāo)閉環(huán)系統(tǒng)進行建模更具挑戰(zhàn)性。此外，如何對攔截網(wǎng)絡(luò)的能觀性、能控性、目標(biāo)運動特性、攔截可行域等進行分析也是有待解決的難題。

3.2　多約束條件下分布式自主實時協(xié)同決策與協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)

根據(jù)任務(wù)需求，需要對多攔截器的時變編隊隊形及飛行彈道進行設(shè)計和優(yōu)化。時變編隊隊形的設(shè)計要有利于中段協(xié)同感知和末段的協(xié)同制導(dǎo)最佳陣位的形成，同時還要兼顧攔截器自身的動力學(xué)約束和多攔截器之間避碰的約束。在實際飛行過程中，多攔截器如何根據(jù)戰(zhàn)場的實時態(tài)勢，對編隊隊形和飛行彈道進行在線決策，形成調(diào)整和優(yōu)化的分布式方案是非常具有挑戰(zhàn)性的難題。在戰(zhàn)場態(tài)勢復(fù)雜的情況下，多攔截器如何自主地、智能地進行在線決策與規(guī)劃也是一個需要研究的重要課題。尤其在針對多攔截目標(biāo)的情況下，需要根據(jù)多攔截器的分布情況，實時劃分攻擊梯隊和子編隊隊形，以分組編隊的形式實現(xiàn)對多個攔截目標(biāo)的同時攻擊。

3.3　受限或部分信息條件下分布式多層次協(xié)同感知機理與方法

高超聲速目標(biāo)運動信息的獲取是實現(xiàn)對高超聲速目標(biāo)協(xié)同攔截的前提。采用多攔截器編隊的分布式多層次協(xié)同感知模式提高對高超聲速目標(biāo)的搜索能力和識別能力。但協(xié)同攔截編隊中的每一個攔截器自身所能感知的目標(biāo)運動信息都是受限或部分信息，但對整個網(wǎng)絡(luò)又是冗余的。通過攔截攻擊過程中各攔截器之間的信息通信共享冗余信息，利用這些受限或部分信息，再兼顧地面信息，采用信息融合協(xié)同感知跟蹤方法獲取更豐富的高超聲速目標(biāo)運動信息是需要攻克的關(guān)鍵科學(xué)問題。

3.4　嚴苛多約束高速攔截網(wǎng)絡(luò)分布式協(xié)同制導(dǎo)機制與方法

高速攔截網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點飛行速度與目標(biāo)相當(dāng)，高超聲速飛行時飛行走廊變窄，彈道約束增多，導(dǎo)致可供選擇的攔截隊形和理想彈道減少。此外，網(wǎng)絡(luò)拓撲在飛行過程中也會發(fā)生變化導(dǎo)致拓撲切換的存在。在上述條件下，既要考慮編隊中各攔截器同時到達目標(biāo)點，又要考慮有利于探測目標(biāo)運動信息，實現(xiàn)在臨近空間對目標(biāo)的動能擊殺。多攔截目標(biāo)情況下，攔截器需要以分組編隊的形式對多攔截目標(biāo)同時擊中，如何為各個分組生成分布式協(xié)同制導(dǎo)律是需要進一步探索的關(guān)鍵科學(xué)問題。

3.5　多約束條件下自組織時變編隊協(xié)同控制技術(shù)與方法

協(xié)同控制策略為各攔截器保持或快速改變攔截隊形、沿理想彈道協(xié)同攻擊目標(biāo)提供可靠保證。高速攔截網(wǎng)絡(luò)具有無中心控制結(jié)點、任務(wù)嚴重耦合、信息受限和不確定性等特點，需要在目標(biāo)不機動時保持攻擊編隊隊形，機動情況下改變攻擊編隊隊形，且這些改變和變化必須在多約束條件下快速完成。多攔截目標(biāo)時，需要每個分組都能快速形成并保持需要的時變隊形。多約束條件下，如何使攔截器既可保持攻擊隊形，又可控制攻擊隊形迅速變化，以保證對單/多高超聲速目標(biāo)的有效攔截是非常關(guān)鍵的科學(xué)問題。

3.6　編隊攔截多層次效能評估體系設(shè)計技術(shù)與優(yōu)化方法

臨近空間多攔截器編隊攻擊過程復(fù)雜，組成要素多，耦合嚴重。如何對編隊攔截的效能進行科學(xué)評估是很有挑戰(zhàn)性的難題。協(xié)同作戰(zhàn)的中末段存在探測、識別、跟蹤、擊中等典型環(huán)節(jié)，對應(yīng)有識別率、跟蹤精度、脫靶量或命中率等指標(biāo)。如何對關(guān)鍵要素進行量化建模并對關(guān)鍵要素之間的影響關(guān)系進行分析，然后構(gòu)建出單個指標(biāo)的評估模型是對整個編隊攔截網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)效能進行評估的前提。進一步，如何基于搭建的評估體系，對編隊攔截過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如編隊隊形和網(wǎng)絡(luò)拓撲，進行優(yōu)化進而提升整體的作戰(zhàn)效能也是有意義的關(guān)鍵問題。

4　總結(jié)與展望

本文分析了臨近空間高超聲速飛行器的潛在威脅，總結(jié)了攔截高超飛行器所面臨的技術(shù)難點與挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的攔截方式已經(jīng)不能對高超武器進行攔截，本文提出，多攔截器協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)成為實現(xiàn)對臨近空間高超聲速目標(biāo)有效攔截的關(guān)鍵技術(shù)。針對攔截器編隊攻擊自主協(xié)同制導(dǎo)控制技術(shù)，分別從建模、決策規(guī)劃、感知、制導(dǎo)、控制以及評估6個大方面提出需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

針對協(xié)同感知、協(xié)同制導(dǎo)、協(xié)同控制3個層面進行了一些研究，并嘗試給出一些解決思路。在協(xié)同感知方面，針對高超聲速目標(biāo)的聯(lián)合探測、跟蹤與識別問題，可采用基于一致性的容積非線性濾波跟蹤算法[27]，實現(xiàn)算法的并行運算。在協(xié)同制導(dǎo)方面，可以把協(xié)同制導(dǎo)問題轉(zhuǎn)化為動目標(biāo)圍捕問題，構(gòu)造了分布式分組協(xié)同圍捕控制器[28]，進而可以獲得實現(xiàn)單/多動目標(biāo)圍捕的充要/充分判據(jù)。在協(xié)同控制方面，可利用時變編隊控制方法[29-30]，綜合考慮通信時延、拓撲切換、執(zhí)行機構(gòu)飽和、非線性環(huán)節(jié)等約束，進而得到一系列分布式的時變編隊控制算法，獲得算法收斂的判據(jù)。

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