无人作战飞机(UCAV)轨迹规划是实现其自主攻击技术的重点和难点, 通过对该领域文献的广泛研究和细致梳理, 建立了UCAV轨迹规划问题的一般模型, 系统归纳了目前用于该问题求解的基本算法、求解思路、存在不足和最新发展动向, 并重点对UCAV隐身突防轨迹优化和不确定环境下的在线轨迹规划方法进行综述。

针对无人作战飞机（UCAV）对空自主攻击时存在攻击范围小、机动能力差、信息链路延迟的问题，设计了一种旨在提高攻击精度和提升整体作战效能的自主攻击方法。根据UCAV对空自主攻击的特点分别建立了UCAV和制导导弹的运动学、动力学模型。采用模式搜索法解算得到导弹可攻击区和不可逃逸区,并设计了导弹最佳发射位置。为精确到达导弹发射位置，采用滑模变结构导引方法设计了自主攻击占位过程并进行了数字仿真。仿真结果表明，UCAV能够在短时间内到达导弹发射位置并保持姿态稳定，进而对目标实施打击。

为研究多种约束条件下的高超声速滑翔式飞行器快速突防轨迹优化问题, 提出了基于hp自适应伪谱法的多段优化求解策略。建立了高超声速滑翔式飞行器的运动学模型, 用三次样条插值拟合升力系数和阻力系数。综合考虑动压、过载和热流约束, 建立了考虑禁飞区和航路点的约束模型。详细阐述了hp自适应伪谱法的求解原理, 提出了以航路点为分段点的求解策略, 最后以最小到达时间为代价函数对高超声速滑翔式飞行器再入突防过程进行了数字仿真。仿真结果表明, 基于分段求解策略的最优轨迹能够有效满足各种约束条件的限制, 达到了快速突防的目的。

针对无人作战飞机自主攻击过程高精度、大迎角以及飞行状态快速变化等飞行控制需求, 采用反步控制设计非线性控制器。依据飞行器六自由度方程建立非线性控制模型, 利用奇异摄动原理将速度控制器和姿态控制器设计分离开, 分别利用反步控制原理设计控制器, 采用一阶指令滤波器克服传统反步法带来的“微分爆炸”问题, 最后依据Lyapunov稳定原理证明了控制系统跟踪误差渐近趋近于零。仿真结果表明, 非线性控制器在输入参考信号发生剧烈变化时仍能够实现高精度跟踪控制。

综合考虑高超声速滑翔式BTT导弹各种干扰的影响，建立了具有非匹配不确定性的非线性、强耦合姿态运动方程，并转化为标准形式。针对模型中的未知不确定性，提出了鲁棒估计函数，利用反演控制和自适应控制设计了高超声速导弹的自动驾驶仪，解决了由于对期望虚拟控制量进行求导产生的“计算膨胀”问题，证明了每一步反演设计的Lyapunov稳定性，并进行了数字仿真。仿真结果表明，所设计的自适应反演控制器能够精确跟踪姿态角指令，并对大范围气动参数摄动具有很强的鲁棒性。

针对高超声速滑翔式飞行器突防导弹防御系统的问题，设计了一种基于威胁时间窗的摆动式机动突防方法,联合地基雷达、拦截导弹和HGV建立了毁伤概率模型。通过摆动式机动方法控制HGV暴露的RCS。运用极大极小值原理设计了最优突防弹道，使飞行器在所有威胁时间窗内毁伤概率的极大值取极小并进行了数字仿真。仿真结果表明，该方法在牺牲一定航程和航时的条件下能有效降低HGV突防过程中被毁伤的概率，增强其生存能力。

以无人作战飞机挂载激光制导**打击地面目标为研究背景，针对空对地**投放过程的多约束和强实时性要求，提出自主攻击轨迹规划系统总体框架，建立了激光制导**可发射区模型;在此基础上结合UCAV动力学约束，提出了一种基于改进A*算法的三维攻击轨迹决策算法。算法结合规划轨迹最优性约束和UCAV平台的运动学约束，选择扩展节点，从而降低了算法的复杂度; 结合微积分的思想，取步长足够小，将步长范围内高度变化忽略不计，将UCAV水平方向和垂直方向飞行航迹独立解耦，并结合法向过载进行高度修正，从而有效避免了维数灾难问题。仿真结果表明，该算法能快速获得三维航迹，引导UCAV到达目标可发射区，且UCAV终端状态满足**发射条件,为构建无人作战飞机自主攻击平台奠定了良好的基础。

针对导弹从内埋**舱发射过程中存在的气动与运动紧密耦合的问题, 为获得准确的弹道参数并进行控制, 结合Fluent和Simulink各自的优点, 利用Fluent的Journal文件和Simulink的S函数, 通过共享数据文件的方式开发了两者的数据接口, 建立了并行协同仿真平台。建立了通过舵面控制导弹运动的模型, 对比仿真了导弹在无控和闭环控制情况下从内埋**舱发射时的空气动力特性和弹道特性。仿真结果验证了并行协同仿真的可行性, 表明舵面控制能够有效改善内埋导弹的初始弹道特性。

针对无人作战飞机自主化任务需求, 提出了一种“人在回路上”的UCAV自主任务规划解决方案; 针对该方案中的UCAV快速自主轨迹规划需求, 提出了基于高斯伪谱法的快速轨迹规划解决方案。该方案在充分考虑UCAV的气动力特性、发动机推力特性及大气环境特性的基础上建立了高精度的UCAV模型, 详细分析并构建了比较真实的UCAV飞行包线约束模型和三维战场环境约束条件, 在此基础上, 构建了基于最优控制理论框架的UCAV轨迹规划模型; 最后, 详细分析并实现了采用GAUSS伪谱法求解该问题的实现过程。仿真结果表明, 该方法能以较高的精度和速度生成满足各种复杂约束要求, 连续并且真实可行的最优轨迹。

根据空战在三维空间进行的实际情况，将空战态势评估中角度优势建模分解在水平和垂直两个平面。针对空战模式的不同，在超视距和近距条件下分别建立进入角优势模型，对俯仰角优势在角度优势中的权重进行修正，并对建模过程进行了详细推导。所建模型综合了角度优势建模中的各种因素，仿真结果表明了模型的合理性和有效性。