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导弹防御机制的避障规划研究

摘要

近年来，无人机作为一种工具，在民用与军用方面发挥越来越重要的作用。对于实

时战场中军用无人机群的拦截仍然是目前研究的重点。本文对于无人机群采用导弹集群

地空拦截的方式，分别从目标拦截、多对象协同对抗、路径规划等几个方面进行深入研

究，建立导弹防御机制，主要的研究内容如下：

首先，本文针对无人机的运动轨迹问题，以导弹制导律为基础，对经典比例导引律

进行改进，在三维环境下通过引入落角偏置项，改进为攻击效果更好、毁伤程度更大的

带有碰撞角约束的导引律。并针对导弹-无人机运动轨迹进行计算模拟，计算在带有碰撞

角约束的三维比例导引律制导下导弹-无人机相遇时的末速度差矩阵，作为在下一步协

同对抗方案中，判断弹目打击程度的指标。

其次，本文针对多对象来袭设计打击目标的分配方案。考虑到来袭目标可能具有不

同威胁度值，利用模糊层次分析法，将来袭目标威胁度值的主要因素归结为目标通信态

势、目标类型、目标速度、目标距我方距离、目标高度、目标来袭角度等六个因素，据

此计算目标威胁度。然后建立导弹-目标任务分配模型，以分配方案末速度差的总和最大

为目标函数的非平衡0-1整数线性规划模型，对不同威胁度的目标分配不同数量的导弹

数目，最后进行了数值仿真，验证方法的效率。

最后，针对协同对抗方案中可能出现的多导弹拦截同一个目标的情况，以及实时战

场中可能存在障碍环境，本文基于编队控制算法，结合改进人工势场法和一致性理论，

设计了导弹集群编队避障算法，从而使导弹集群表现出协同编队避障的集体行为，以提

高对于实际环境的适应能力。最后进行了计算机仿真验证，从效果上说明方法的可行性。

关键词：导弹编队；落角约束；比例导引律；人工势场法；一致性理论

导弹防御机制的避障规划研究

ABSTRACT

Inrecentyears,UnmannedAerialVehicles(UAVs),asatool,haveplayedanincreasingly

importantroleinbothcivilianandmilitaryapplications.TheinterceptionofmilitaryUAV

groupsinreal-timebattlefieldisstillthefocusofcurrentresearch.Inthispaper,theUAVgroup

adoptsthemissileclusterground-to-airinterceptionmethod,andconductsin-depthresearch

fromseveralaspectssuchastargetinterception,multi-objectcooperativeconfrontation,path

planning,etc.,toestablishthemissiledefensemechanism.Themainresearchcontentsareas

follows:

Firstofall,aimingatthemotiontrajectoryproblemofUAV,thispaperimprovesthe

classicalproportionalguidancelawbasedonthemissileguidancelaw,andimprovesthe

guidancelawwithcollisionAngleconstraintwithbetterattackeffectandgreaterdamagedegree

byintroducingthefallAnglebiasterminthethree-dimensionalenvironment.Thefinalvelocity

differencematrixofmissile-UAVencounter