致。集群的航迹如图6(b)所示。 比例导下各机飞行过程中的相位差△0相对于理想值90°的最大偏差达到26.4°，相对偏差为 29.3%:最长飞行时间与最短飞行时间之差△T=1.85s,为最短飞行时间的19.6%。将本文前述方法 应用于集群攻击后，航迹如图6(b)实线所示，最长飞行时间与最短飞行时间之差缩短为0.05s。从末 制导弹道来看，与算例一类似，在前半段完成大幅度的航向调整，各机最大过载为33g:后半段基 本指向目标平直飞行。 上述两个算例中，采用协调算法虽然一定程度上增加了集群的飞行时间，但相比于仅采用比例 导引律的飞行仿真结果，集群的时空协同性大大提高。基于VS2010编译环境实现本文算法，在 windows7系统、intel i7-9700F处理器、16GB内存的计算机上进行100次仿真，上述两个算例的平均 运行时间分别为31ms,72ms,可以实现在线规划，并且可以推广到更大规模的无人机集群。经大量 仿真，对于不同数量、不同初始条件的集群，本文所提出的协调算法均能给出合理的航迹。 飞行验证 4.1集群物同打击验证正系统 集群协同打击验证系统的硬件部分主要由飞行平台、地面站终端、通信数传设模块、模拟目标组 成，其总体架构如图7(a)所示。 选择泡沫模型机作为飞行验证的基本平台，采用手抛起飞、滑跑降落的起降武，具备多次起 降飞行的能分，飞狞成本低廉。模型机的主要硬件有自驾仪、红外导引为导航定延与测速设备、通 信数传电台、全电动力系统等，其外观与主要设备安装情况如图7(b)所际%模型机通信与数传采用 433Mz无线电台，硬件系统基于有线与无线连接进行局域网组网。试验时为降低成本，模型机未安 装导引头，采用GNSS定位信息对导引头测量信息进行模拟。 UAV swarm RTK base station Control terminal Flight control Radio IMU Electronic Speed Control 圆7系统组成.(a)协同打击验过 系统架构：(b)模型机设备情况 Fig.7 Construction of system:(a)Architecture of collaborative attack verification system;(b)Installation of model UAV 4.2航线设计 考虑到试验成本，试验采取三机编队，为便现场指挥，指定一架为长机，另外两架分别为僚 机1与僚机2。以地面站为原点，给出飞行试验相关点相对坐标如表1所示，设计打击试验航线如图 8所示，主要包含以下三部分： 1)四边形航线：该航线用于无人机集群起飞后在空中盘旋待命使用，1,2,3,4分别为航线的四 个航路点，(Waypoints)；考虑行空域限制，四边形航线有一部分位于模拟目标防御射界内， 在实际作战飞行时，启动中制导航线规划与飞行时集群应均位于敌方防御射界外，不存在某些个体 提前进入的情况： 2)顺时针圆航线：考虑到试验的不确定性，取。=90°，即集群沿圆切线切入后进行圆盘旋调 整，消除协调段过程中虫于环境素带来的误差。同时参考文献[29]进行集群协同观测，提高对目 标的定位精度，获取相对维距离R。本文未考虑避撞问题，采取各机从不同高度进入圆航线的策 略，打击发起前调整同一高度。 3)打击航线《如图所示，当集群空间分布满足比例导引时间协同的要求后，集群自主启动打 击或者由地面站判断并上传打击开始指令，三机同时切换至打击模式，开始俯冲打击，直至命中目 标。 地面站大致位于飞行区域的中心位置附近，便于目视观察和指令数据的传输。飞行试验相关的 点的坐标如表人所际。 Guide point 圈8试验航线设计一致。集群的航迹如图 6(b)所示。 比例导引下各机飞行过程中的相位差  相对于理想值 90°的最大偏差达到 26.4°，相对偏差为 29.3%；最长飞行时间与最短飞行时间之差   T 1.85s ，为最短飞行时间的 19.6%。将本文前述方法 应用于集群攻击后，航迹如图 6(b)实线所示，最长飞行时间与最短飞行时间之差缩短为 0.05s。从末 制导弹道来看，与算例一类似，在前半段完成大幅度的航向调整，各机最大过载为 3.3g；后半段基 本指向目标平直飞行。 上述两个算例中，采用协调算法虽然一定程度上增加了集群的飞行时间，但相比于仅采用比例 导引律的飞行仿真结果，集群的时空协同性大大提高。基于 VS2010 编译环境实现本文算法，在 windows7 系统、intel i7-9700F 处理器、16GB 内存的计算机上进行 100 次仿真，上述两个算例的平均 运行时间分别为 31ms, 72ms，可以实现在线规划，并且可以推广到更大规模的无人机集群。经大量 仿真，对于不同数量、不同初始条件的集群，本文所提出的协调算法均能给出合理的航迹。 4 飞行验证 4.1 集群协同打击验证系统 集群协同打击验证系统的硬件部分主要由飞行平台、地面站终端、通信数传设模块、模拟目标组 成，其总体架构如图 7(a)所示。 选择泡沫模型机作为飞行验证的基本平台，采用手抛起飞、滑跑降落的起降方式，具备多次起 降飞行的能力，飞行成本低廉。模型机的主要硬件有自驾仪、红外导引头、导航定位与测速设备、通 信数传电台、全电动力系统等，其外观与主要设备安装情况如图 7(b)所示。模型机通信与数传采用 433Mhz 无线电台，硬件系统基于有线与无线连接进行局域网组网。试验时为降低成本，模型机未安 装导引头，采用 GNSS 定位信息对导引头测量信息进行模拟。 Telemetry and data link RTK base station Simulated target Digital broadcasting station Control terminal UAV swarm (a) (b) Battery Flight control Electronic Speed Control Electric motor Internal equipment Radio IMU 图 7 系统组成. (a) 协同打击验证系统架构; (b) 模型机设备情况 Fig.7 Construction of system: (a) Architecture of collaborative attack verification system; (b) Installation of model UAV 4.2 航线设计 考虑到试验成本，试验采取三机编队，为便于现场指挥，指定一架为长机，另外两架分别为僚 机 1 与僚机 2。以地面站为原点，给出飞行试验相关点相对坐标如表 1 所示，设计打击试验航线如图 8 所示，主要包含以下三部分： 1）四边形航线：该航线用于无人机集群起飞后在空中盘旋待命使用，1,2,3,4 分别为航线的四 个航路点（Waypoints），考虑到飞行空域限制，四边形航线有一部分位于模拟目标防御射界内， 在实际作战飞行时，启动中制导航线规划与飞行时集群应均位于敌方防御射界外，不存在某些个体 提前进入的情况； 2）顺时针圆航线：考虑到试验的不确定性，取 =90 ，即集群沿圆切线切入后进行圆盘旋调 整，消除协调段过程中由于环境因素带来的误差。同时参考文献[29]进行集群协同观测，提高对目 标的定位精度，获取相对二维距离 R 。本文未考虑避撞问题，采取各机从不同高度进入圆航线的策 略，打击发起前调整至同一高度。 3）打击航线：如图所示，当集群空间分布满足比例导引时间协同的要求后，集群自主启动打 击或者由地面站判断并上传打击开始指令，三机同时切换至打击模式，开始俯冲打击，直至命中目 标。 地面站大致位于飞行区域的中心位置附近，便于目视观察和指令数据的传输。飞行试验相关的 点的坐标如表 1 所示。 Simulated target Circular route Guide point Follower 1 Follower 2 120° Quadrilateral route Leader 1 2 3 4 ground station Strike route 图 8 试验航线设计 录用稿件，非最终出版稿