多飞行器协同拦截中制导律设计.pdfVIP

哈尔滨工业大学硕士学位论文

摘要

现代战争中复杂战场态势及多样任务需求促进了多飞行器集群协同作战

理念的发展。特别是在防御作战中，采用多飞行器协同拦截可以有效提高对高

威胁目标的拦截概率。然而，多飞行器协同拦截制导依赖于精确的目标量测信

息，当制导信息误差较大时，传统制导方法可能导致较大的脱靶量。因此本文

针对复杂战场条件下探测信息不准的问题，开展协同拦截制导律设计方法的研

究。

首先，本文构建了一类制导信息不精确条件下的协同拦截优化问题。针对

制导信息存在误差的情况，提出在探测误差条件下的协同拦截命中条件；根据

拦截命中条件，提出了以误差条件下的协同拦截概率为性能指标的协同拦截优

化问题。

其次，本文提出了一种基于迭代优化的协同拦截中制导律设计方法。根据

中制导过程的相关参数构建误差条件下的协同拦截优化问题，通过将优化问题

进行分解以实现数值迭代求解，得到中制导阶段的协同导引策略，能够对拦截

弹数量和拦截阵位进行决策，并基于最优控制设计了拦截弹制导指令，从而得

到协同拦截的中制导律，该制导律相对传统制导律具有更低的中末交班误差。

再次，本文设计了基于深度强化学习的协同拦截中制导律。将探测误差条

件下的制导任务描述成一个马尔可夫决策过程，其中智能体的任务是将协同拦

截态势映射为拦截弹的制导指令，通过设计环境的状态及奖励函数使智能体学

习的策略能够满足拦截制导任务需要，基于TD3算法设计了智能体的网络结构

及训练方法，并选择合适的超参数对网络进行训练，得到了实时性更好的端到

端的协同拦截中制导律。

最后，基于本文提出的协同拦截制导律对多飞行器协同拦截场景进行了弹

道仿真实验。通过对不同场景参数下的脱靶量进行蒙特卡洛仿真，对制导律性

能进行分析。仿真结果表明，当存在较大的制导信息误差时，所设计的协同拦

截制导律能够有效降低误差影响，相对于传统方法具有更低的中末交班误差和

更高的拦截成功概率。

关键词：协同拦截；中制导；迭代优化；深度强化学习

-I-

哈尔滨工业大学硕士学位论文

Abstract

Thecomplexbattlefieldpostureanddiversemissionrequirementsinmodernwar-

farehavecontributedtothedevelopmentoftheconceptofmulti-flightcooperativeoper-

ations.Inparticular,cooperativeinterceptionwithmulti-flightcaneffectivelyimprovethe

probabilityofinterceptinghigh-threattargetsindefensiveoperations.However,coopera-

tiveinterceptguidanceofmulti-flightsreliesonaccuratetargetmeasurementinformation.

Oncetheerrorofguidanceinformationislarge,thetraditionalguidancelawmayleadtoa

largemissdistance.Therefore,aimingattheproblemofinaccuratedetectioninformation

undercomplexbattlefieldconditions,thispaperconductsresearchonthedesignmethod

ofguidancelawforcooperativeinterception.

Firstly,thispaperconstructaclassofoptimizationproblemforcooperativeinter-

ceptionunderthecondition