当今航空航天领域技术的不断发展,各个军事大国也致力于制造属于自己的精密制导武器,它们的出现使得其他国家的安全受到潜在的威胁,故防御系统的不断完善也势在必行。而防御体系的拦截目标,也不仅限于静止或低速目标,近年来各种高速机动、机动逃逸、超音速、临近空间等挑战接踵而至,因此对目标的探测估计,飞行器的控制,制导方法等要求也水涨船高。单个拦截器对目标拦截性能有限,多个拦截器协同进行拦截的方向就应运而生,随之而来的就是考虑多个飞行器间资源怎样最大化利用并获得最优效果的问题。本文就以多飞行器协同拦截空中机动目标为背景,研究从单个飞行器怎样获得目标运动信息到多个飞行器所得信息怎样一致融合,解决往哪飞的问题;从怎样控制单个飞行器稳定飞行,快速响应给定指令到多个飞行器如何通过编队控制达到期望队形共同飞行,解决飞得稳的问题;最后实现怎样将多个飞行器协同导引到目标所在位置实施精准打击,解决打得准的问题。论文具体研究内容如下:首先,介绍用来描述飞行器和目标运动的坐标系,不同的参照系下运动状态的统一描述通过坐标系转换来完成。接着建立单个飞行器的动力学模型、运动学模型和姿态控制模型以及多个飞行器之间的几何关系模型。通过设计单个飞行器在俯仰/偏航通道的有限时间反步过载跟踪控制器和滚转通道的有限时间反步滚动稳定控制器,保证单个飞行器能够快速响应过载指令稳定飞行。仿真部分采用对比的方式,从三个通道分析古典控制器和本文设计的有限时间反步控制器的区别,说明本文控制器设计的优势。以上描述和设计为后续多飞行器编队控制以及多飞行器协同制导提供坚实的技术基础。其次,对目标实现准确跟踪涉及目标运动模型的建立、跟踪滤波算法和估计信息融合三个方面。在目标运动模型上引入跟踪-微分器模型用以解决机动目标运动状态未知的情况;在跟踪滤波算法上从经典EKF和UKF入手,引入一种在UKF基础上加入自适应思想和一致性理论的改进自适应一致性UKF滤波算法;接着分别介绍两种常用的多传感器最优信息融合算法。仿真部分用来对比分析跟踪速度因子对滤波的影响、所提出滤波算法的优劣势、跟踪-微分器模型的优势和使用一致性估计融合信息的效果。再次,基于上述编队飞行基础,对多个导弹设计通过量测弹间信息来进行编队的反步控制律和通过飞行器间相互通讯进行编队的一致性编队控制律,在此基础上加入有限时间收敛的创新,将设计的控制律对比传统渐近收敛编队控制律,验证有限时间收敛编队的控制效果。最后,将有限时间收敛理论应用于多个飞行器协同拦截的末制导阶段,在此基础上采用“领导-跟随”策略设计三维空间有限时间收敛协同制导律,并对所设计制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了严格的数学证明,通过仿真对比传统比例导引律说明了FTCG的制导性能更具鲁棒性,能够实现对目标的精准拦截。