[發明專利]一種高超聲速臨近空間飛行器航跡跟蹤方法

有效

• 申請號: 201510076266.9
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104777844B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 廖桂生;徐雪菲;廖瑞乾;楊志偉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種高超聲速臨近空間飛行器航跡跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據高超聲速臨近空間飛行器在巡航段所受到的地球萬有引力、氣動阻力和氣動升力，建立高超聲速臨近空間飛行器在巡航段的運動模型；

其中，所述步驟1的具體子步驟為：

(1.1)高超聲速臨近空間飛行器在巡航段所受到的地球萬有引力F_g、氣動阻力C_x和氣動升力C_y的表達式分別為：

$F_g=\frac{GMm}{r^2}$

$C_x=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2{C}_D{S}_M$

$C_y=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2{C}_L{S}_M$

其中，G為萬有引力常量，M為地球質量，m為飛行器質量，r為地球質心到飛行器質心的距離矢量；ρ為大氣密度，v為高超聲速臨近空間飛行器在巡航段的速度，S_M為高超聲速臨近空間飛行器的有效參考面積，C_D為高超聲速臨近空間飛行器的阻力系數，C_L為高超聲速臨近空間飛行器的升力系數；

(1.2)建立二維直角坐標系，在二維直角坐標系中，y方向為豎直向上方向，x方向與水平面平行；

得出高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在x方向的受力F_X、以及高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在y方向的受力F_Y的表達式：

$F_X=C_{y}cos(\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ})+C_{x}cos(\mathrm{\π}+\mathrm{\θ})$

$F_Y=C_{y}cos\left(\mathrm{\θ}\right)+C_{x}cos(\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ})-F_g$

其中，θ為飛行器速度方向和x軸正向的夾角；

根據高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在x方向的受力F_X、以及高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在y方向的受力F_Y，建立以下高超聲速臨近空間飛行器在巡航段的運動模型：

${\stackrel{\·\·}{S}}_x=\frac{1}{2m}{\mathrm{\ρS}}_M\sqrt{{{\stackrel{\·}{S}}_x}^2+{{\stackrel{\·}{S}}_y}^2}(-C_L{\stackrel{\·}{S}}_y-C_D{\stackrel{\·}{S}}_x)$

${\stackrel{\·\·}{S}}_y=\frac{1}{m}\[\frac{1}{2}{\mathrm{\ρS}}_M\sqrt{{{\stackrel{\·}{S}}_x}^2+{{\stackrel{\·}{S}}_y}^2}(C_L{\stackrel{\·}{S}}_x-C_D{\stackrel{\·}{S}}_y)-F_g\]$

$\begin{array}{cccc}{\stackrel{\·\·}{S}}_x=\frac{d^2{S}_x}{{\mathrm{dt}}^2}& {\stackrel{\·\·}{S}}_y=\frac{d^2{S}_y}{{\mathrm{dt}}^2}& {\stackrel{\·}{S}}_x=\frac{{\mathrm{dS}}_x}{dt}& {\stackrel{\·}{S}}_y=\frac{{\mathrm{dS}}_y}{dt}\end{array}$

其中，S_x表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在x方向的位移，S_y表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在y方向的位移；表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在x方向的速度，表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在x方向的加速度；表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在y方向的速度，表示高超聲速臨近空間飛行器在巡航段時在y方向的加速度；

步驟2，根據高超聲速臨近空間飛行器在再入段所受到的地球萬有引力、氣動阻力、氣動升力和發動機控制力，建立高超聲速臨近空間飛行器在再入段的運動模型；

步驟3，利用雷達獲取高超聲速臨近空間飛行器在再入段和巡航段的回波數據，根據高超聲速臨近空間飛行器在再入段和巡航段的回波數據，得出高超聲速臨近空間飛行器在再入段和巡航段的航跡；在高超聲速臨近空間飛行器在再入段和巡航段的航跡中，將不符合高超聲速臨近空間飛行器運動模型的點跡去除，高超聲速臨近空間飛行器運動模型包括高超聲速臨近空間飛行器在巡航段的運動模型和高超聲速臨近空間飛行器在再入段的運動模型。