基于時(shí)空協(xié)同的飛行器集群制導(dǎo)技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用*

王燕燕，袁健全，郝明瑞，池慶璽

(1.復(fù)雜系統(tǒng)控制與智能協(xié)同技術(shù)實(shí)驗(yàn)室·北京·100074；2.北京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院·北京·100083)

0 引 言

近年來(lái)，隨著信息化戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的不斷發(fā)展，體系作戰(zhàn)將成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的主要模式，特別是以精確制導(dǎo)武器為主的攻擊體系與反導(dǎo)防御體系之間的對(duì)抗[1]。面對(duì)各軍事強(qiáng)國(guó)反導(dǎo)防御系統(tǒng)反偵察、反干擾及反摧毀技術(shù)的日漸成熟，傳統(tǒng)單枚飛行器的突防及作戰(zhàn)能力難以抵御敵方全射程、多層次的攔截。因此，傳統(tǒng)單枚飛行器作戰(zhàn)形式已難以滿足體系作戰(zhàn)的任務(wù)需求。針對(duì)該難題，迫切需要尋求新的作戰(zhàn)形式，以突破敵方日漸成熟的防御系統(tǒng)全射程、多層次的對(duì)抗，滿足日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境與體系作戰(zhàn)需求。

多飛行器集群作戰(zhàn)憑借著網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)共享平臺(tái)的自身信息、外部載荷數(shù)據(jù)等而實(shí)現(xiàn)的自主協(xié)同作戰(zhàn)，不僅可以打破單枚飛行器孤立作戰(zhàn)的局限性，且在協(xié)同作戰(zhàn)過程中可實(shí)現(xiàn)各枚飛行器成員間的作戰(zhàn)性能互補(bǔ)與戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息共享，進(jìn)而完成對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)的協(xié)同探測(cè)、協(xié)同攻擊等任務(wù)，有效提升整體作戰(zhàn)效能。因此，多飛行器集群作戰(zhàn)是體系作戰(zhàn)的必然產(chǎn)物。

多飛行器集群協(xié)同作戰(zhàn)作為體系作戰(zhàn)下未來(lái)主要的作戰(zhàn)形式，可遵循觀察、判斷、決策和行動(dòng)(Obseration, Orientation, Decision, Action, OODA)環(huán)理論，借助動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃與動(dòng)態(tài)目標(biāo)分配技術(shù)、穩(wěn)定編隊(duì)控制技術(shù)和協(xié)同制導(dǎo)等技術(shù)，完成協(xié)同探測(cè)、編隊(duì)飛行及協(xié)同打擊等作戰(zhàn)任務(wù)。其中，多飛行器協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)是保障對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同打擊的關(guān)鍵技術(shù)。與傳統(tǒng)單枚飛行器相比，多飛行器集群協(xié)同打擊可極大地提高突防能力和對(duì)目標(biāo)的全方位打擊效能等。因此，協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)目前已成為集群協(xié)同作戰(zhàn)的研究熱點(diǎn)。

依據(jù)多飛行器協(xié)同制導(dǎo)約束條件的不同，可將現(xiàn)有的協(xié)同制導(dǎo)方法分為基于時(shí)間的協(xié)同制導(dǎo)律、基于空間的協(xié)同制導(dǎo)律，以及基于時(shí)空的協(xié)同制導(dǎo)律。上述三類協(xié)同制導(dǎo)方法，在協(xié)同打擊方面，可滿足以下三大軍事需求：

(1)在強(qiáng)反導(dǎo)攔截場(chǎng)景下提高突防概率。面對(duì)敵方的強(qiáng)反導(dǎo)攔截系統(tǒng)，多飛行器可采用不同頻段、不同方向的齊射攻擊敵方防御系統(tǒng)或作戰(zhàn)目標(biāo)關(guān)鍵部位。多飛行器集群可借助協(xié)同探測(cè)技術(shù)構(gòu)建戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，實(shí)時(shí)采用不同制導(dǎo)體制突防，通過齊射飽和攻擊，使敵方反導(dǎo)攔截系統(tǒng)趨于飽和，甚至出現(xiàn)“缺口”，進(jìn)而提升突防概率。

(2)提高作戰(zhàn)目標(biāo)打擊效能。對(duì)敵方防御系統(tǒng)和高價(jià)值目標(biāo)進(jìn)行多層次、全方位的飽和攻擊。多飛行器在齊射攻擊過程中可通過實(shí)時(shí)信息共享、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的分選打擊、分波次/分層打擊和全方位打擊等，進(jìn)而提升摧毀目標(biāo)的殺傷力，增強(qiáng)對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)的摧毀效果。

(3)滿足低成本需求。在多飛行器協(xié)同攻擊目標(biāo)時(shí)，可允許只有部分飛行器帶有昂貴導(dǎo)引頭，其他帶有低成本導(dǎo)引頭或不帶導(dǎo)引頭，從而大大降低作戰(zhàn)成本。

此外，多飛行器在協(xié)同制導(dǎo)過程中可分階段采用不同的制導(dǎo)律。如文獻(xiàn)[2]，在第一階段采用協(xié)同制導(dǎo)律；當(dāng)各個(gè)飛行器剩余飛行時(shí)間漸近一致時(shí)，斷開通信而采用傳統(tǒng)比例導(dǎo)引律，在降低了通信要求的同時(shí)提升了復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的抗干擾能力。在協(xié)同防御方面，其角色恰好與協(xié)同攻擊相反。通過多飛行器協(xié)同，也可以提高反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，此處不再贅述。

當(dāng)前，世界各國(guó)正在開展飛行器集群協(xié)同作戰(zhàn)的相關(guān)項(xiàng)目[3]，如美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局的“拒止環(huán)境中協(xié)同作戰(zhàn)”項(xiàng)目、美國(guó)海軍研究局的“低成本無(wú)人機(jī)蜂群技術(shù)”項(xiàng)目等。關(guān)于如何設(shè)計(jì)協(xié)同制導(dǎo)律以應(yīng)對(duì)未來(lái)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境及作戰(zhàn)需求，仍是當(dāng)前協(xié)同制導(dǎo)問題的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

針對(duì)上述問題，為方便后續(xù)開展針對(duì)協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)的相關(guān)研究，本文依據(jù)多飛行器協(xié)同制導(dǎo)的不同目標(biāo)(即不同的約束條件)，嘗試從不同角度介紹了協(xié)同制導(dǎo)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展思路，并提出了協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。

1 飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外協(xié)同制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)已取得了大量研究成果。按照多飛行器成員間是否利用實(shí)時(shí)通信信息共享而實(shí)現(xiàn)協(xié)同，可將其分為開環(huán)式和閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)。其中，依據(jù)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)方法又可分為集中式協(xié)同制導(dǎo)方法和分布式協(xié)同制導(dǎo)方法。下面各部分，將按照該分類方法詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)外協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展思路。

1.1 基于時(shí)間協(xié)同的制導(dǎo)律

基于時(shí)間協(xié)同的制導(dǎo)律的大致思路，是通過調(diào)整控制不同平臺(tái)同時(shí)發(fā)射的n枚飛行器攻擊目標(biāo)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)攻擊時(shí)間的一致性[4]。按照發(fā)射前是否需要為各個(gè)飛行器提前裝訂攻擊時(shí)間，可將攻擊時(shí)間約束下的協(xié)同制導(dǎo)方法分為開環(huán)式時(shí)間協(xié)同和閉環(huán)式時(shí)間協(xié)同兩類。

開環(huán)式時(shí)間協(xié)同也稱獨(dú)立式協(xié)同制導(dǎo)，該方法需要在飛行器發(fā)射前為其裝訂期望攻擊時(shí)間。隨后，各飛行器按照期望攻擊時(shí)間，獨(dú)立完成目標(biāo)攻擊任務(wù)。Jeon等于2006年首次提出了攻擊時(shí)間約束制導(dǎo)律(Impact-Time-Control Guidance, ITCG)。該方法在傳統(tǒng)比例導(dǎo)引律(Proportional Navigation Guidance, PNG)的基礎(chǔ)上增加了剩余時(shí)間誤差反饋，在各枚飛行器獨(dú)立飛行的前提下同時(shí)攻擊目標(biāo)[5]。該制導(dǎo)方法僅可適用于攻擊靜止目標(biāo)，且其利用的剩余時(shí)間估計(jì)可能存在估計(jì)誤差。2010年，Jeon等[6]在早期研究的基礎(chǔ)上，通過推導(dǎo)飛行時(shí)間與導(dǎo)航系數(shù)的關(guān)系，提出了一種變系數(shù)比例制導(dǎo)律。該方法可通過改變比例系數(shù)值，實(shí)現(xiàn)各枚飛行器剩余飛行時(shí)間的漸近一致。除可應(yīng)用于靜止目標(biāo)，基于時(shí)間協(xié)同制導(dǎo)律也可應(yīng)用于機(jī)動(dòng)目標(biāo)。文獻(xiàn)[7]在PNG的基礎(chǔ)上通過增加裝定攻擊時(shí)間和預(yù)計(jì)攻擊時(shí)間誤差反饋信號(hào)，設(shè)計(jì)了一種最優(yōu)攻擊時(shí)間可控制導(dǎo)律。該方法利用卡爾曼濾波理論估計(jì)了機(jī)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)，但該估計(jì)方法對(duì)目標(biāo)模型具有一定的依賴性，不利于工程實(shí)踐應(yīng)用。此外，考慮任務(wù)分配、導(dǎo)引視線角、剩余時(shí)間估計(jì)等應(yīng)用需求的方法也相繼出現(xiàn)。文獻(xiàn)[8]基于剩余時(shí)間估計(jì)，確定了各枚飛行器的攻擊時(shí)間；文獻(xiàn)[9]基于飛行器協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)需進(jìn)行合理任務(wù)分配的需求，研究了飛行器可修正控制飛行時(shí)間的裕度；文獻(xiàn)[10]在考慮了導(dǎo)引頭視線角約束的前提下，基于比例導(dǎo)引律設(shè)計(jì)了攻擊時(shí)間可控制導(dǎo)律。

針對(duì)需提前裝定期望攻擊時(shí)間的問題，研究者們針對(duì)異構(gòu)飛行器的應(yīng)用需求，提出了領(lǐng)-從策略。該策略中存在一枚或多枚飛行器，其能夠與所有飛行器進(jìn)行信息交流，通常采用一般比例制導(dǎo)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將作為其他跟隨飛行器的期望值。目前，國(guó)內(nèi)外領(lǐng)導(dǎo)飛行器的選擇方法主要包括飛行器集群中其中一枚、目標(biāo)和虛擬點(diǎn)。該策略下的相關(guān)研究可參考文獻(xiàn)[11]。領(lǐng)導(dǎo)飛行器采用PNG、跟隨飛行器采用PNG和機(jī)動(dòng)控制相結(jié)合的方式逼近領(lǐng)導(dǎo)飛行器對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而確保各枚飛行器同時(shí)攻擊目標(biāo)。文獻(xiàn)[12]在設(shè)計(jì)攻擊時(shí)間制導(dǎo)律時(shí)引入了虛擬領(lǐng)導(dǎo)飛行器的概念。該方法首先根據(jù)攻擊時(shí)間確定虛擬領(lǐng)導(dǎo)者，其次設(shè)計(jì)了制導(dǎo)律，讓其余飛行器跟隨。但是，該導(dǎo)引律需要視線角角速度信息，而該信息精度在應(yīng)用時(shí)難以保障。文獻(xiàn)[13]針對(duì)領(lǐng)-從策略中跟隨者不帶導(dǎo)引頭的情況，提出了一種視線角速率提取算法，以滿足低成本需求。隨后，張友安等[14]將攻擊時(shí)間制導(dǎo)律擴(kuò)展到了三維空間，并根據(jù)彈目相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系在偏航通道采用時(shí)標(biāo)分離的方法設(shè)計(jì)了期望的慢子系統(tǒng)和快子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)攻擊時(shí)間的控制。但是，該方法僅考慮了偏航通道。緊接著，作者在三維空間采用領(lǐng)-從策略設(shè)計(jì)了時(shí)間控制制導(dǎo)律[15]。文獻(xiàn)[16]運(yùn)用滑?？刂品椒ㄔ谌S空間設(shè)計(jì)了攻擊時(shí)間可控的協(xié)同制導(dǎo)律。該方法考慮了飛行器動(dòng)力學(xué)模型，但滑模控制存在抖動(dòng)現(xiàn)象。此外，針對(duì)飛行器初始前置角偏大的情況，文獻(xiàn)[17]采用滑?？刂评碚撛O(shè)計(jì)了攻擊時(shí)間可控制導(dǎo)律。

上述介紹的獨(dú)立式協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)采用的主要方法包括：比例導(dǎo)引、偏置比例導(dǎo)引、滑?？刂?、最優(yōu)控制、微分對(duì)策和動(dòng)態(tài)面控制理論等。獨(dú)立式協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)雖然可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)攻擊時(shí)間上的協(xié)同，但飛行器集群成員間獨(dú)立性的本質(zhì)決定了獨(dú)立式協(xié)同是較低層面的協(xié)同，協(xié)同的可靠性和魯棒性較差。

與上述開環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)方法不同，閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)不需要提前為各枚飛行器裝定期望的攻擊時(shí)間，而是在協(xié)同攻擊過程中，由多飛行器通過數(shù)據(jù)鏈支撐而實(shí)現(xiàn)相互的實(shí)時(shí)通信，交換彼此的信息，并依靠相應(yīng)策略調(diào)整各自的攻擊時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)攻擊時(shí)間的一致。根據(jù)飛行器間通信方式的不同，該類協(xié)同制導(dǎo)方法又可分為集中式協(xié)同制導(dǎo)和分布式協(xié)同制導(dǎo)。集中式協(xié)同制導(dǎo)對(duì)應(yīng)集中式通信，典型的應(yīng)用包含基于雙層架構(gòu)和基于領(lǐng)-從架構(gòu)兩種形式。其中，基于雙層架構(gòu)的協(xié)同制導(dǎo)由趙世鈺等[18]提出，主要包含帶約束的底層導(dǎo)引律和包含協(xié)調(diào)變量的上層協(xié)調(diào)控制策略。在現(xiàn)有的研究成果中，底層常用導(dǎo)引律包括比例導(dǎo)引、變系數(shù)比例導(dǎo)引、偏置比例導(dǎo)引、滑?？刂?、攻擊時(shí)間約束制導(dǎo)律等，上層的協(xié)調(diào)控制策略包括協(xié)調(diào)變量(剩余攻擊時(shí)間)、協(xié)調(diào)函數(shù)、一致性算法[19-27]等。此類制導(dǎo)方法可應(yīng)用于同構(gòu)和異構(gòu)飛行器集群作戰(zhàn)，既可保障目標(biāo)打擊時(shí)間的一致性，也能根據(jù)協(xié)同打擊任務(wù)需求調(diào)整底層制導(dǎo)律和上層協(xié)調(diào)控制策略，具有較強(qiáng)的魯棒性和通用性?；陬I(lǐng)-從架構(gòu)的協(xié)同制導(dǎo)方法專門為異構(gòu)飛行器集群作戰(zhàn)而設(shè)計(jì)。在該架構(gòu)中，領(lǐng)導(dǎo)飛行器通常采用比例導(dǎo)引或增廣比例導(dǎo)引，跟隨飛行器的跟蹤方式包括偏置比例導(dǎo)引、增廣比例導(dǎo)引和最優(yōu)導(dǎo)引律等[28-30]。

分布式協(xié)同制導(dǎo)對(duì)應(yīng)分布式通信，是指集群中的飛行器僅與與其相鄰的若干飛行器成員進(jìn)行信息交流。該類方法同樣包含基于雙層的架構(gòu)，其大致的技術(shù)思路為，利用協(xié)調(diào)一致算法將獲得的集中式協(xié)調(diào)策略進(jìn)行分散化設(shè)計(jì)，進(jìn)而得到上層分布式協(xié)調(diào)策略，而底層制導(dǎo)律與集中式協(xié)調(diào)策略大致相同，最終可實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)同制導(dǎo)[31-39]。其他分布式協(xié)同制導(dǎo)又可分為追蹤導(dǎo)引法和非追蹤導(dǎo)引法。其中，追蹤導(dǎo)引法的大致思路為，領(lǐng)導(dǎo)飛行器采用一般導(dǎo)引律，跟隨飛行器采用指令跟蹤算法[40]。該方法雖可實(shí)現(xiàn)協(xié)同打擊，但不論選取何種發(fā)射方向，飛行器最終都要繞到目標(biāo)后方進(jìn)行攻擊，不利于工程實(shí)踐應(yīng)用。追蹤導(dǎo)引法的典型應(yīng)用包括多目標(biāo)/多飛行器編隊(duì)協(xié)同攻擊[41]、考慮飛行器動(dòng)力學(xué)特性的三維空間機(jī)動(dòng)目標(biāo)協(xié)同攻擊[42]、消除外部干擾方法[43]、飛行器碰撞自規(guī)避算法[44]等。與追蹤導(dǎo)引法相反，非追蹤導(dǎo)引法可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)迎面攻擊，該類方法大都采用基于一致性原理的一階或兩階一致性算法以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的協(xié)同攻擊[45-50]。隨后，研究者們又運(yùn)用有限一致性理論，提出了有限時(shí)間協(xié)同制導(dǎo)[51-52]。與集中式協(xié)同制導(dǎo)相比，分布式協(xié)同制導(dǎo)方法的通信量小，具備較強(qiáng)的魯棒性。另外，該閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)方法考慮了飛行器成員之間的相互通信，屬于真正意義上的協(xié)同制導(dǎo)。

1.2 基于空間協(xié)同的制導(dǎo)律

基于空間協(xié)同的制導(dǎo)律的大致思路是利用攻擊角度約束，確保飛行器以某種姿態(tài)命中目標(biāo)，以最大限度地提高對(duì)目標(biāo)的殺傷力。

終端角度約束制導(dǎo)律最早由Kim等人[53]提出，經(jīng)歷近50年的發(fā)展，已取得了諸多成果，其典型應(yīng)用包括了最優(yōu)制導(dǎo)律、變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律和基于比例導(dǎo)引律。其中，最優(yōu)制導(dǎo)律的大致技術(shù)思路是將終端角度約束的制導(dǎo)問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)控制問題[54-56]。該方法可根據(jù)操作系統(tǒng)和約束條件的不同而建立制導(dǎo)模型，適用于靜止目標(biāo)打擊作戰(zhàn)場(chǎng)景。對(duì)于存在外界干擾的環(huán)境或機(jī)動(dòng)目標(biāo)，該制導(dǎo)模型不夠精確，最終導(dǎo)致制導(dǎo)精度較低。變結(jié)構(gòu)制導(dǎo)律是通過利用滑模與對(duì)象參數(shù)及擾動(dòng)無(wú)關(guān)的特性，將終端命中角度約束引入滑動(dòng)模態(tài)而實(shí)現(xiàn)的，但該方法因滑模固有特性而存在抖動(dòng)現(xiàn)象[57]?；诒壤龑?dǎo)引的導(dǎo)引律的大致技術(shù)思路是在傳統(tǒng)比例導(dǎo)引的基礎(chǔ)上增加調(diào)整攻擊角度的偏置項(xiàng)，使飛行器按照指定角度攻擊目標(biāo)[58-59]。該類制導(dǎo)律結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但一般僅限于打擊靜止或低速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)。

1.3 基于時(shí)空協(xié)同的制導(dǎo)律

針對(duì)同時(shí)約束攻擊角度和攻擊時(shí)間的制導(dǎo)律的研究，國(guó)內(nèi)外也取得了豐碩的成果。該類方法能夠使各枚飛行器按照期望的攻擊角度和攻擊時(shí)間對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)進(jìn)行打擊，以達(dá)到多飛行器在時(shí)間和空間上的協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)某種戰(zhàn)術(shù)，以增強(qiáng)打擊效能。按照飛行器之間是否通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的通信協(xié)同，該類方法同樣可分為開環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)和閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)。

基于攻擊時(shí)間和攻擊角度的開環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)方法與1.1節(jié)介紹的開環(huán)式時(shí)間協(xié)同方法類似，主要通過人為方式事先為各枚飛行器設(shè)定導(dǎo)引時(shí)間和攻擊角度。該類方法不能實(shí)現(xiàn)完全自主的協(xié)同，在此不再贅述。

閉環(huán)式協(xié)同制導(dǎo)按照攻擊目標(biāo)類型及應(yīng)用方向，大致可分為如下幾類：文獻(xiàn)[60]和文獻(xiàn)[61]針對(duì)靜止目標(biāo)，在為各枚飛行器設(shè)置攻擊角度約束的偏置比例導(dǎo)引律的基礎(chǔ)上，利用各飛行器的剩余時(shí)間偏差進(jìn)一步調(diào)節(jié)了比例系數(shù)，以使帶有攻擊角度約束的各枚飛行器同時(shí)命中目標(biāo)。文獻(xiàn)[62]基于領(lǐng)-從架構(gòu)，采用虛擬點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了時(shí)空協(xié)同導(dǎo)引；文獻(xiàn)[63]、文獻(xiàn)[64]和文獻(xiàn)[65]針對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)，在預(yù)設(shè)攻擊角度的前提下，利用新的狀態(tài)觀測(cè)器和二階一致性算法實(shí)現(xiàn)了時(shí)空協(xié)同。文獻(xiàn)[66]、文獻(xiàn)[67]將時(shí)空協(xié)同末制導(dǎo)律擴(kuò)展到了三維空間。隨后，研究者們利用有限時(shí)間一致性理論實(shí)現(xiàn)了有限時(shí)間下攻擊角度和攻擊時(shí)間的協(xié)同[68-69]。上述各個(gè)制導(dǎo)方法因其采用理論或方法的緣由，具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。由于此類方法基本是基于時(shí)間協(xié)同和基于空間協(xié)同的兩者的結(jié)合，故在此不再贅述該類方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 總結(jié)與展望

本文在闡述多飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)是有效提高突防概率及目標(biāo)毀傷效果的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，以時(shí)間、空間及時(shí)空約束條件為主線，介紹了多飛行器協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展思路，并對(duì)各類方法進(jìn)行了總結(jié)。目前，針對(duì)多飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)的研究，主要集中于理想條件下制導(dǎo)律的設(shè)計(jì)。未來(lái)的研究應(yīng)結(jié)合軍事應(yīng)用背景，以解決工程應(yīng)用難題。多飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)在未來(lái)的主要發(fā)展方向包括如下幾點(diǎn)：

(1)多飛行器集群成員間定位與制導(dǎo)的時(shí)空協(xié)同

拒止環(huán)境下，在多飛行器集群系統(tǒng)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)(Global Positing System, GPS)極易因受到敵方電磁干擾而失效。同時(shí)，慣性導(dǎo)航測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差隨時(shí)間積累而發(fā)散，易造成飛行器成員之間的相對(duì)位置信息及目指信息存在不確定性誤差，進(jìn)而影響作戰(zhàn)目標(biāo)的打擊精度和毀傷效果，難以實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)。飛行器成員之間相互通信的數(shù)據(jù)鏈相對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)鏈路具有距離近、高帶寬等特征，在拒止環(huán)境下具有更高的可用性。此外，慣性導(dǎo)航測(cè)量系統(tǒng)也具有不受外界環(huán)境干擾的優(yōu)勢(shì)。因此，針對(duì)上述位置信息存在不確定性誤差的問題，可研究將數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)測(cè)距與慣導(dǎo)測(cè)量相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)多飛行器間的協(xié)同定位，進(jìn)而獲得高精度的位置信息。基于此，根據(jù)作戰(zhàn)環(huán)境及作戰(zhàn)指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)空約束下的協(xié)同制導(dǎo)策略，便可很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的協(xié)同打擊態(tài)勢(shì)。因此，針對(duì)拒止環(huán)境下GPS失效、慣導(dǎo)誤差隨時(shí)間積累發(fā)散的問題，運(yùn)用協(xié)同定位(數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)測(cè)距和慣導(dǎo)相結(jié)合的協(xié)同定位方法)與協(xié)同制導(dǎo)(基于時(shí)空約束的協(xié)同制導(dǎo)方法)聯(lián)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確打擊，是未來(lái)多飛行器實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)的重要研究方向之一。

(2)多飛行器集群跨域制導(dǎo)的時(shí)空協(xié)同

拒止環(huán)境下，多飛行器集群在協(xié)同作戰(zhàn)過程中難免存在GPS、導(dǎo)引探測(cè)裝備等受干擾、出現(xiàn)信息不完整的現(xiàn)象：飛行器缺少自身的絕對(duì)位置信息及作戰(zhàn)目標(biāo)信息，難以有效執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。若要實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)的精確打擊任務(wù)，需要多飛行器集群系統(tǒng)以外的導(dǎo)引信息，以支撐作戰(zhàn)任務(wù)的有效執(zhí)行。跨域作戰(zhàn)概念具有跨域協(xié)同增效的特點(diǎn)，如單兵引導(dǎo)，可將獲得的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息傳遞給信息不完整的飛行器集群系統(tǒng)，并同時(shí)使多飛行器獲得其自身位置的相關(guān)信息，進(jìn)而保障多飛行器利用時(shí)空約束的制導(dǎo)體制實(shí)現(xiàn)對(duì)作戰(zhàn)目標(biāo)全方位、多層次的協(xié)同打擊。因此，基于跨域時(shí)空協(xié)同的拒止作戰(zhàn)環(huán)境下的協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)，是未來(lái)工程應(yīng)用的重要研究方向。

(3)強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下多飛行器時(shí)空協(xié)同制導(dǎo)

在強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下，飛行器的導(dǎo)引頭極易因受敵方干擾而缺少目指探測(cè)信息，或?qū)δ繕?biāo)的探測(cè)存在不確定性誤差，難以保障制導(dǎo)律的有效實(shí)施。針對(duì)部分飛行缺少目指信息的問題，可基于領(lǐng)-從架構(gòu)、依靠飛行器間的實(shí)時(shí)通信實(shí)現(xiàn)多飛行器的協(xié)同制導(dǎo)。但是，強(qiáng)對(duì)抗環(huán)境下數(shù)據(jù)鏈信息傳輸?shù)男诺劳哂袆?dòng)態(tài)和多徑的特性，不可避免地存在通信時(shí)延、丟包和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)切換問題，進(jìn)而影響多飛行器協(xié)同打擊的效果。因此，有必要研究存在時(shí)延、丟包和通信拓?fù)淝袚Q條件下基于領(lǐng)-從架構(gòu)的時(shí)空協(xié)同制導(dǎo)方法。目前，現(xiàn)有的基于領(lǐng)-從架構(gòu)的協(xié)同制導(dǎo)律需要飛行器的切線方向速度可調(diào)，而當(dāng)飛行器主發(fā)動(dòng)機(jī)的推力不可調(diào)或無(wú)推力時(shí)，其在工程應(yīng)用方面將具有不可實(shí)現(xiàn)性。

針對(duì)目標(biāo)探測(cè)位置信息存在誤差的情況，需研究基于不確定性位置誤差的多飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)方法，以實(shí)現(xiàn)時(shí)空協(xié)同下對(duì)目標(biāo)的協(xié)同打擊。目前，針對(duì)該方面的研究尚屬空白，而該方向是工程應(yīng)用的重點(diǎn)方向。

綜上所述，未來(lái)的體系作戰(zhàn)將面臨高動(dòng)態(tài)、強(qiáng)對(duì)抗、拒止環(huán)境下信息不完整的應(yīng)用背景，飛行器集群自主化、智能化將成為己方作戰(zhàn)效能最大化的主要作戰(zhàn)形式。因此，深入研究飛行器集群協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)并將其集成應(yīng)用于飛行試驗(yàn)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的意義。