基于反步推演法的多机编队队形重构控制

针对多无人机（UAV）集结期望的队形和达到稳态速度缓慢影响作战效率,基于反步推演法设计了一种协同导引控制律,用于解决多无人机快速队形重构和快速达到稳定状态。本文以一架虚拟长机为中心,3架僚机在3个顶点组成的三角形编队作为被控对象,且长机的速度方向作为编队的前行方向,僚机跟随长机编队飞行。采用长机导引机制,建立每架僚机的误差动力学模型;基于图论建立任意两架无人机之间的通讯模式,通过反步推演法得到多无人机编队队形保持的导引控制律。通过构建合理的Lyapunov函数,证明所提出的控制方法在编队集结和队形保持的有效性,同时将所提出的方法与模型预测控制（MPC）方法和拉普拉斯方法进行对比,更进一步验证所提方法有效性。仿真结果表明：每架无人机不仅能够按照期望的队形飞行,而且以动态响应快和稳态误差小收敛于虚拟长机的运动轨迹。     

无人机近距编队飞行建模与仿真

无人机编队飞行有着单架无人机无法比拟的优点,但属于较新的研究领域。从无人机未来发展需求出发,根据近距编队的特点,提出了一种近距编队控制方法,并以双机近距编队为基础对控制律设计和算法实现进行了研究。通过建立僚机旋转参考系下的双机编队相对运动模型,同时考虑长机翼尖涡对僚机产生的气动耦合效应,基于PI控制设计了一种无人机近距编队飞行控制器,通过仿真验证和比较分析,证明僚机可以很好地跟随长机的机动保持编队构型,验证了提出的编队飞行控制方法的可行性和有效性。     

基于MAS的无人机编队飞行智能优化控制

 针对无人机编队飞行的实际背景和限制条件,提出了一种基于多智能体系统（MAS）技术的编队飞行的智能优化控制策略和实现算法。利用多Agent之间的交互作用,以灵活便捷的方式进行各单机之间的协同优化,从而可实现多架无人机的自主编队飞行。考虑到leader-follower原理的支配机制,对面向编队飞行的僚机控制律与实现算法进行了重点研究,设计了僚机编队控制器,通过仿真实验验证了其鲁棒性和稳定性。最后针对编队队形的变换与躲避威胁等特殊情况对无人机编队单元之间的协调优化进行了仿真验证和分析。     

《@6教你开飞机》专栏之十九 2对2配合战术(小队双机战术第七部分)

拖延交战在前面的假设交战中,最初的进攻是成功的,减少了与看不见的敌人进行2对1交战的过程。攻击者选择在继续交战之前重新组成防御编队,以便在重新获得进攻机会之前提供一些保护。如果敌机在第一次进攻中幸存,且脱离进攻者的视野范围,进攻者应选择退出交战,直到至少能够重新定位敌人并再次获得有利     

多无人机协同自适应滑模容错控制及仿真研究

针对多无人机编队飞行过程中的僚机故障问题,提出一种基于扩张高增益观测器的自适应滑模容错编队控制方法,以提高编队飞行的稳定性。根据长机-僚机法建立了五机编队的数学模型以及编队中僚机的故障模型,利用扩张高增益观测器对故障僚机三个通道的偏差故障进行观测。在编队控制器中设计了自适应滑模容错控制方法,以消除失效及偏差两种故障对僚机的影响,并运用Lyapunov稳定性理论证明了系统跟踪误差最终有界收敛。仿真结果表明,采用该控制方法无人机编队在僚机故障的情况下,仍然能够保持正常编队飞行。     

基于自适应方法的多无人机编队队形控制

针对"长机-僚机"近距编队队形因风场扰动而不能保持期望队形的问题,首先,提出了一种自适应队形保持控制的方法,该方法可用于抵消因风场不确定性对无人机的横侧向和前行方向所产生的距离误差,同时能够保持无人机编队稳定飞行。其次,由于风场的不确定性会引起"长机-僚机"之间的动力学发生变化,因此设计了一种基于"长机-僚机"相对运动模型的自适应控制律用以估计风场在3个方向的大小,进而控制无人机之间的相对运动以消除风场不确定性所产生的距离误差并保持速度的一致性,最终实现保持期望的队形。再次,通过构建合理的李雅普诺夫函数,证明无人机编队在风场干扰下能够保持编队稳定飞行,同时"长机-僚机"之间相对横向、横侧向以及纵向的距离误差均接近零。最后,通过仿真验证：所提出的自适应控制方法具有良好的鲁棒性,这为工程实践提供理论依据。     

《@6教你开飞机》专栏之十七 2对2配合战术(小队双机战术第五部分)

前几期详细介绍了配合机动互相支援的优势和潜在效果。空战中的这些优点几乎是全球公认的,因此双机配合战术被大部分国家的空军沿用至今。尽管理论上都是2架以上战斗机做战前编队,但通常它们会以2架为一组分离。如4架飞机分为2组,每组2架,相互配合对方的机动以互相支援。而且绝大多数情况下各组都倾向于配合与其同源的组。该技巧将在下一章中深入研究。     

空战中的分队机动 分队战术 第二部分

前面提到,多机固定编队在交战中的机动(类似分队中的长、僚机配合规则)有严格的限制,通常只对无护卫、低机动性的飞机(如轰炸机和运输机)起作用。战斗机之间的缠斗则需要更大的灵活性。     

《@6教你开飞机》专栏之二十二 分队战术 第三部分

流动四指编队和鹅群队形机群的比较这两种分队战术没有明显的分别,各有其优缺点。不过不能忽视下列因素:数量、相互支援及交战过程中的配合。如果流动四指编队做好防御,尤其是与松散编队相结合时,能够大大增强攻击能力。如果敌人的战斗单位较少或能力较弱,攻防平衡利于流动四指编队的发挥。流动四指编队并非局限为四架战斗机。当只有三架战斗机可以战斗时,另一架作为自由单位,这样战斗能力有所削弱。如果     

《@6教你开飞机》专栏之十六 小队双机战术(第四部分)

一对二战术机动前面讨论了我双机对抗单个敌机的战术。但是如果情况相反呢?单个的我机如何对抗敌机编队呢?回答很简单小心,更小心。首先所有单独作战的飞行员都要记住此时他已经违背了空战的一个基本原则:没有优势不与敌机交战。忽视这一名言将导致巨大的危险。在本例中,面对数量优势的敌机时,我机飞行员已经开始攻击一架敌机并打算避开另一架的攻击。他必须谨慎的权衡各个因素,做出最佳的选择。     

无人机紧密编队飞行气动耦合仿真研究

针对典型的长僚机固定翼双机紧密编队飞行中的气动耦合问题，基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)理论，对在同一高度飞行的无人机单机和长僚机双机单元分别进行流场仿真研究。仿真结果表明：在特定的外部环境下，当两架小型无尾后掠翼无人机距离为两倍翼展、机翼在翼展方向重叠12.15%时，僚机的升力增量和阻力负增量均达到最大值，气动效率最佳。     

多导弹编队齐射攻击分散化协同制导方法

针对多导弹编队齐射攻击在时间上的协同要求,将攻击时间可控制导律(ITCG)与一致性分散化协调算法相结合,提出一种多导弹编队齐射攻击的分散化协同制导方法.编队内各导弹采用相邻局部通信,编队之间则通过各编队通信拓扑生成树的根节点进行通信.设计了导弹编队内和编队间的分散化协调策略,实现多导弹编队齐射攻击的分散化协调.推导了攻...     

基于PX4飞控的多旋翼无人机编队跟踪系统设计

为解决单架无人机续航能力不足、执行任务单薄、应用场合受限等问题,目前多无人机协同跟踪具有极其重要的研究价值。以多旋翼无人机为研究对象,设计了一种基于PX4飞控的多旋翼无人机协同编队系统。利用飞控底层软件,将设计的制导律进行移植,通过ROS系统对无人机进行外部控制,各个僚机和长机之间能够实时获取其他无人机位置,然后通过控制器得到指令速度,从而形成预设跟踪编队。仿真实验结果表明,整个编队系统对目标的跟踪精确有效,并且所设计的制导律可以在PX4飞控架构下实现对地面目标的编队跟踪,提高了多旋翼编队跟踪系统的稳定性。     

2对2配合战术总结

2对2的情况很复杂,交战的结果常常更多地随着长僚机协调、飞机体积和机组成员的数量等因素而转移,而战斗机的性能指数对其影响较小。飞机的机动性和武器系统的性能还是很重要的因素,不过这些问题都不如战斗机的设计参数来得隐蔽,在多敌机的情况下可能发生意外。战斗机、武器系统和战术必须为减轻机组的任务荷载而设计。绝大多数战斗机飞行员在敌机来袭之前都没有察觉。减轻机组的     

类X?47B无人机菱形编队气动干扰数值模拟

设计了一种由4架类X?47B飞翼布局无人机（UAVs）组成的菱形编队。通过求解RANS方程的数值模拟方法,研究了菱形编队无人机气动干扰问题,详细分析了影响机理,定量给出了编队减阻效果。计算结果表明:头机气动性能基本保持不变。两侧僚机受上洗气流影响,其减阻效果明显。尾机主要受下洗气流影响,其阻力增大,对编队久航和远航不利。在重力配平条件下,两侧僚机飞行阻力的减小是由攻角减小和诱导阻力减小共同引起的。尾机在编队中飞行阻力的增大主要是攻角增大带来的阻力增加,诱导阻力增大仅带来了20%的阻力增量。从减小下洗气流对尾机的不利影响出发,对不同垂向间距的尾机升阻特性进行了研究,并参考雁群头鸟变换行为机制,给出了无人机菱形编队飞行建议。      

航空兵编队与舰艇编队对抗数理战术

舰艇编队防空武器多样,防空区域层次明确,防空能力相对较强,在基于舰艇编队任务模式和编队组成分析基础上,对其防空系统策略进行研究;针对航空兵的快速机动性和战术灵活性,建立战术攻击策略库,结合基于毁伤等级的毁伤效果评估,进行了航空兵编队对舰艇编队数理战术研究,从而为战术决策提供依据,最后指出进一步研究的方向。     

“忠诚僚机”式有人/ 无人机协同作战概念 与任务管理技术研究

“忠诚僚机”式作战概念定义了有人机与无人机协同作战的新理念，颠覆了传统作战模式。在有人/ 无人机协同作战过程中，有人机以指挥者的角色，对作战任务进行分解、分配与管理。实现有人/ 无人机编队 之间在时间、空间上的协同与配合，而无人机在有人机的指挥下完成侦察与打击等任务。     

多弹编队飞行控制技术研究

针对未来复杂战场环境下反舰导弹编队协同攻击的技术需求,提出了一种多弹编队飞行控制的技术方案。采用基于分层递阶控制思想的多智能体系统结构,把多枚功能相同或者不同的导弹按照一定的原则组合成弹群,弹群中各导弹之间进行编队飞行、协同搜索、信息融合和协同攻击等方面的作战配合,实现对单个目标或多个目标的精确打击。该方案可以实现多发导弹的编队飞行控制,能够提高导弹编队的体系对抗能力。     

攻击机对海作战目标分配研究

针对攻击机对海作战时攻击资源分配问题,建立了攻击机编队对敌舰艇编队防空火力进行突防的模型,得到了舰艇编队中每一个目标在不同攻击强度下被毁伤的期望,利用动态规划方法确定了在毁伤期望最大情况下攻击机对舰艇的目标分配策略。     

最优分配防空火力时编队对地攻击的损伤评估

编队对地攻击是现代战争的主要攻击方式之一,但同时也受到各种防空火力的反击,为了提高攻击机群的损伤,采取各种战术手段分配防空火力。首先给出了常用的平均分配防空火力情况下攻击机群对地攻击的损伤评估,在此基础上分析了按照"不打中一个,不打另一个"的最优原则时,针对地面防空火力的反击攻击机编队的损伤评估。