技术摘要：
本发明提供一种高超声速飞行器编队控制方法，将飞行器的飞行过程划分为爬升段、定攻角滑翔段以及速度方向协同段，控制进入速度方向协同段的时间点，然后在速度方向协同段采用多飞行器速度方向一致性策略，即各飞行器按照指令攻角和指令倾侧角进行编队飞行，使得各飞行  全部
背景技术：
目前对于无人飞行器的编队控制问题，主要有基于领-从模式的编队方法和基于 分布式通讯模式的编队方法。例如，通过建立无人飞行器编队飞行的线性化数学模型，采用 PID控制方法分别对速度、航向和高度设计了控制器，通过控制编队间距实现三维编队队形 的保持变换；但是以上方法的适用对象均为速度不变或可控的无人机或亚声速飞行器，对 于速度大小不可控的高超声速再入滑翔飞行器而言，效果较差。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种高超声速飞行器编队控制方法，能够有效实现 高超声速再入滑翔飞行器的编队飞行，且编队飞行效果好，能满足飞行器间距离约束的效 果。 一种飞行器编队控制方法，所述方法包括以下步骤： S1：指定一个飞行器作为领队，爬升段各飞行器按照预设参数进行无控爬升； S2：当各飞行器爬升至最高点时，进入定攻角滑翔段，获取各飞行器的滑翔攻角与 各飞行器进入速度方向协同段的距离rstart，然后各飞行器按照所述滑翔攻角飞行； S3：获取各飞行器的指令攻角和指令倾侧角，当领队与目标位置之间的距离为 rstart时，进入速度方向协同段，各飞行器按照指令攻角和指令倾侧角进行编队飞行，使得各 飞行器的飞行速度大小之间的差值与方向之间的差值均小于预设阈值，从而按照预设队形 飞行，实现编队。 进一步地，所述各飞行器的滑翔攻角与进入速度方向协同段的距离rstart的获取方 法具体为： S201：构建编队优化模型J： 其中，i、j为飞行器的编号，且i＝1,2,… ,n，j＝2,… ,n；j>i、n为飞行器的数量、 (Δxi,Δyi,Δzi)为飞行器i在发射坐标系下的初始位置修正量、 为飞行器i的滑翔攻 5 CN 111580547 A 说　明　书 2/11 页 角、 为飞行器i的滑翔攻角可取的设定下限、 为飞行器i的滑翔攻角可取的设 定上限、 为飞行器i在发射坐标系下的初始位置修正量可取的设定下 限、 为飞行器i在发射坐标系下的初始位置修正量可取的设定上限、 为rstart可取的设定下限、 为rstart可取的设定上限、rij为飞行器i与飞行器j间的 距离、rmin为允许的飞行器间最小距离、rmax为允许的飞行器间最大距离； S202：采用GA遗传算法求解编队优化模型J，然后以GA遗传算法求解得到的结果为 初始点，使用SQP算法进行求解得到编队优化模型J的最优解； S203：判断最优解下的编队优化模型J是否小于设定值，若小于，则当前最优解中 的各飞行器的滑翔攻角与进入速度方向协同段的距离rstart为所求；若不小于，则调整预设 参数的值，重新构建并求解编队优化模型J，直到最优解下的编队优化模型J小于设定值。 进一步地，所述各飞行器的指令攻角和指令倾侧角的获取方法具体为： S301：获取飞行器的指令升力系数CLcom(α,Ma)： 其中，m为飞行器的质量，Lcom为飞行器当前的指令升力加速度，ρ为空气密度，V为 飞行器当前的飞行速度，S为飞行器的特征面积； S302：获取飞行器所能提供的最大升力系数CLmax，其中，当CLcom(α,Ma)≤CLmax时，根 据当前的马赫数Ma和指令升力系数CLcom(α,Ma)计算飞行器的指令攻角αcom；当CLcom(α,Ma)> CLmax时，根据当前的马赫数Ma和最大升力系数CLmax计算飞行器的指令攻角αcom； S303：根据飞行器所能提供的最大升力系数CLmax计算各飞行器的指令倾侧角 γvcom，具体的： 其中， 为指令倾侧角允许的最大幅值， 为飞行器当前弹道偏角对时间的变 化率，θ为飞行器当前的弹道倾角，Lmax为设定的最大升力加速度。 进一步地，所述飞行器当前的指令升力加速度Lcom的获取方法具体为： S301a：获取飞行器i当前弹道倾角对时间的变化率 其中，θd为期望弹道倾角、且θd＝θk、θk为领队的弹道倾角、 为期望弹道倾角对时 间的变化率、θi为飞行器i的弹道倾角、k1和k2为设定系数； S301b：获取飞行器i当前弹道偏角对时间的变化率 6 CN 111580547 A 说　明　书 3/11 页 其中，ψd为期望弹道偏角、且ψd＝qψk、qψk为领队偏航方向的视线角、 为期望弹道 偏角对时间的变化率、ψi为飞行器i的弹道偏角、k3和k4为设定系数； S301c：根据飞行器i当前弹道倾角对时间的变化率 和弹道偏角对时间的变化 率 获取指令升力加速度Lcom： 其中，sign为符号函数。 进一步地，所述预设参数包括飞行器的初始位置、初始速度、初始弹道倾角、初始 弹道偏角、初始倾侧角、阻力加速度、升力加速度、初始飞行高度、阻力系数、升力系数、空气 密度、特征面积、质量以及地心距。 进一步地，将位于编队中间位置的飞行器作为领队。 有益效果： 本发明提供一种高超声速飞行器编队控制方法，将飞行器的飞行过程划分为爬升 段、定攻角滑翔段以及速度方向协同段，控制进入速度方向协同段的时间点，然后在速度方 向协同段采用多飞行器速度方向一致性策略，即各飞行器按照指令攻角和指令倾侧角进行 编队飞行，使得各飞行器的飞行速度大小和方向之间的差值均小于预设阈值，从而按照预 设队形飞行，实现编队；由此可见，本发明能够有效实现高超声速再入滑翔飞行器的编队飞 行，且编队飞行效果好，能满足飞行器间距离约束的效果。 附图说明 图1为本发明提供的一种飞行器编队控制方法的流程图； 图2为本发明提供的高超声速飞行器编队方法逻辑图； 图3为本发明提供的多飞行器速度方向一致性策略设计图； 图4为本发明提供的各枚导弹的弹道曲线示意图； 图5为本发明提供的距离目标300km处编队效果图； 图6为本发明提供的距离目标200km处编队效果图； 图7为本发明提供的各枚导弹之间的距离变化曲线示意图； 图8为本发明提供的各枚导弹速度变化曲线示意图； 图9为本发明提供的各枚导弹弹道倾角变化曲线示意图； 图10为本发明提供的各枚导弹弹道偏角变化曲线示意图； 图11为本发明提供的各枚导弹攻角变化曲线示意图； 图12为本发明提供的各枚导弹倾侧角变化曲线示意图； 图13为本发明提供的各枚导弹弹目距离变化曲线示意图； 图14为本发明提供的各枚导弹高度变化曲线示意图； 图15为本发明提供的优化后的弹道曲线示意图； 图16为本发明提供的优化后距目标300km处编队效果图； 图17为本发明提供的优化后距目标200km处编队效果图； 7 CN 111580547 A 说　明　书 4/11 页 图18为本发明提供的优化后各枚导弹之间的距离变化； 图19为本发明提供的优化后导弹速度曲线示意图； 图20为本发明提供的优化后导弹弹道倾角曲线示意图； 图21为本发明提供的优化后导弹弹道偏角曲线示意图； 图22为本发明提供的优化后导弹攻角曲线示意图； 图23为本发明提供的优化后导弹倾侧角曲线示意图。