[發明專利]一種基于解析預測的滑翔飛行器三維再入制導方法

有效

• 申請號: 201811532812.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109740198B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 謝愈;彭雙春;朱恒偉;潘亮;范錦秀;陳璟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種基于解析預測的滑翔飛行器三維再入制導方法，其特征在于實施步驟包括：

1)考慮滑翔飛行器在飛行過程中熱流密度、過載、動壓的約束條件以及攻角、傾側角的約束條件，構建以縱向升阻比、側向升阻比和能量為標架的三維飛行走廊；

2)基于滑翔飛行器運動的預測模型在所述三維飛行走廊內直接設計飛行剖面，所述飛行剖面包括縱向升阻比-能量剖面LD₁(E)和側向升阻比-能量剖面LD₂(E)；

3)根據滑翔飛行器的終端交班點是否有進入角度要求確定傾側翻轉策略，并利用滑翔飛行器運動的預測模型求解飛行軌跡確定終端交班點的終端經緯度，獲得側向軌跡控制精度；

4)設置迭代終端允許的預測縱程誤差和預測側程誤差，模擬滑翔飛行器基于初始飛行剖面飛行，當誤差超過預測縱程誤差時進行縱向升阻比-能量剖面LD₁(E)更新使得誤差在預測縱程誤差內；在完成縱向升阻比-能量剖面LD₁(E)更新后，模擬滑翔飛行器基于初始飛行剖面飛行，當誤差超過預測側程誤差時進行側向升阻比-能量剖面LD₂(E)更新；按照飛行剖面設計要求增加或者更新1～2次傾側翻轉節點，完成飛行剖面的更新；

5)根據設計的飛行剖面可得參考傾側角σ_ref，通過跟蹤由飛行剖面確定的參考阻力加速度即可實現對側向升阻比剖面的跟蹤得到參考傾側角變化量Δσ；根據當前高度h和對應的能量E代入升力系數C_L的函數求出參考攻角α_ref，根據縱向反饋系數和速度傾角計算出攻角變化量Δα；將參考傾側角σ_ref、參考傾側角變化量Δσ相加后作為傾側角指令，將參考攻角α_ref、攻角變化量Δα相加后作為攻角指令。

2.根據權利要求1所述的基于解析預測的滑翔飛行器三維再入制導方法，其特征在于，步驟1)中熱流密度、過載、動壓的約束條件如式(1)所示，攻角、傾側角的約束條件如式(2)所示；

式(1)中，k_H為常系數，ρ表示大氣密度，v表示滑翔飛行器的速度，表示最大熱流密度，q_max表示最大動壓，D表示氣動阻力加速度，L表示氣動升力加速度，g₀表示海平面重力加速度，n_max表示最大過載；

式(2)中，α表示攻角，α_min表示攻角最小值，α_max表示攻角最大值；σ表示傾側角，σ_min表示傾側角最小值，σ_max表示傾側角最大值。

3.根據權利要求1所述的基于解析預測的滑翔飛行器三維再入制導方法，其特征在于，步驟1)中構建以縱向升阻比、側向升阻比和能量為標架的三維飛行走廊的步驟包括：

1.1)在給定的能量條件和攻角條件下，針對傾側角σ從最大負傾側角遍歷至最大正傾側角，獲得當前能量和攻角條件下的所有縱、側向升阻比如式(3)所示；

式(3)中，LD₁表示縱向升阻比，LD₂表示側向升阻比，L₁表示縱向氣動升力加速度、L₂表示側向氣動升力加速度、D表示氣動阻力加速度，LD表示升阻比，σ表示滑翔飛行器的傾側角，表示定義為；

1.2)在得到所有縱、側向升阻比的基礎上，分別遍歷能量和攻角，得到以縱向升阻比、側向升阻比和能量為標架的三維飛行走廊。

4.根據權利要求1所述的基于解析預測的滑翔飛行器三維再入制導方法，其特征在于，步驟2)的詳細步驟包括：基于滑翔飛行器運動的預測模型，根據滑翔飛行器初始狀態、終端交班點要求需求確定縱向升阻比在能量E的指定能量區間的狀態確定縱向升阻比LD₁，由側向機動任務需求確定側向升阻比在能量E的指定能量區間的狀態確定側向升阻比LD₂，得到縱向升阻比-能量剖面LD₁(E)和側向升阻比-能量剖面LD₂(E)構成的飛行剖面，完成飛行剖面的設計。