【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，属于制导。
技术介绍
1、借鉴生物群的围捕行为，无人机可以通过从全方位以多攻击角度完成打击，以提高毁伤效果。为实现以多角度打击目标的效果，需要设计一种制导控制方法，使处于任意位置的无人机，均能在执行任务的末时刻，以提前装订的期望攻击角度，打中目标。
2、目前已经有不少针对于无人飞行器的末端速度角约束问题的研究，但大多针对于静止目标进行问题分析，难以适应机动目标的打击拦截。此外，现有技术中还存在采用滑模控制方法的制导律，虽然能够实现对运动目标以期望的落角进行打击，但滑模控制方法大多假设初始角度误差较小，易产生抖振，在工程应用上较难实现。
3、此外，由于无人机的低成本，其探测设备对于目标的搜索范围是受限的，这也就代表无人机在飞行中，其前置角是存在约束条件的。而目前考虑前置角约束的制导律也大多针对于静止目标进行分析，在工程中应用受限，且未考虑能量最优等性能指标。
4、因此，有必要对无人机仿生围捕集群控制方法进行深入研究，以解决上述问题。
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术人进行了深入研究，提供了一种考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，包括以下步骤：
2、s1、针对集群中的所有无人机，分别设置期望攻击角和前置角最大值，其中，攻击角表示无人机和目标的相对速度与惯性坐标系的夹角，前置角表示无人机和目标的相对速度与无人机和目标连线的夹角；
3、s2、各无人机实时获得目
4、s3、各无人机根据期望攻击角、前置角限制、相对距离、目标和自身的运动信息实时获得加速度指令；
5、s4、各无人机在加速度指令控制下，从不同方向以期望攻击角击中目标。
6、在一个优选的实施方式中，s2中，所述目标的运动状态信息包括：
7、目标相对于无人机俯仰方向的视线角，目标相对于无人机偏航方向的视线角，和目标相对于无人机的距离。
8、在一个优选的实施方式中，s2中，通过无人机上携带的光电吊舱获得目标的运动状态信息。
9、在一个优选的实施方式中，在s1之前，各无人机通过携带的光电吊舱持续观测目标。
10、在一个优选的实施方式中，s3中，所述加速度指令具有前置角约束控制项。
11、在一个优选的实施方式中，s3中，所述加速度指令获得包括以下子步骤：
12、获得无人机在垂直于相对速度方向上的加速度指令；
13、将无人机在垂直于相对速度方向上的加速度指令与目标垂直于无人机自身速度方向的加速度结合，获得无人机在惯性系下的加速度指令。
14、在一个优选的实施方式中，s3中，无人机在垂直于相对速度方向上的加速度指令表示为：
15、
16、其中，am为垂直于相对速度的法向加速度指令；vr表示目标相对于无人机的速度；表示目标相对于无人机的视线旋转角速率；r为无人机与目标的初始相对距离，r0为无人机与目标的实时相对距离，ε0为初始预测落角与期望攻击角的误差，aη表示前置角约束控制项，m为落角误差收敛系数，n为比例导引系数。
17、在一个优选的实施方式中，所述前置角约束控制项设置为：
18、
19、其中，c表示前置角约束系数。
20、在一个优选的实施方式中，所述初始预测落角与期望攻击角的误差表示为：
21、ε0＝γd-γf(0)
22、其中γd为设置的期望攻击角，γf(0)表示由初始状态预测的末端落角，所述由初始状态预测的末端落角表示为：
23、
24、其中，n为比例导引系数，q(0)为初始时刻的视线角，γ0表示初始时刻无人机与目标的相对速度角，所述初始时刻是指设置期望攻击角和前置角最大值的时刻。
25、在一个优选的实施方式中，无人机在惯性系下的加速度指令a表示为：
26、
27、其中，表示速度系到惯性系的坐标旋转矩阵，γm表示无人机的速度角，γt表示目标的速度角，γ表示相对速度角，at表示目标垂直于无人机自身速度方向的加速度。
28、本专利技术所具有的有益效果包括：
29、(1)通过机载光电吊舱的机器视觉技术对空间目标进行探测和跟踪，与雷达和车载光电等探测设备相比，精度高、直观性强、成本低、不受杂波干扰的影响；
30、(2)能够在最短时间内对非合作机动目标进行快速、稳定跟踪的能力，能够使初始处于不同位置的无人机，均能以期望的攻击角度打中目标；
31、(3)能够满足自身前置角约束的前提下，实现对任意机动的非合作目标实现全方位围捕，提高任务成功率和毁伤率。
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1.一种考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求7所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的考虑多角度约束的仿生围捕集群控制方法，其特征在于，
<...【专利技术属性】
技术研发人员：宋韬，王祎婧，陶宏，张志远，冷晏龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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