[發(fā)明專利]一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011331200.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112506218B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旭輝;李永遠(yuǎn);惠俊鵬;陳海鵬;孫光;宋盛菊;楊旸;劉焱飛;鄭雄;劉丙利;王浩亮;高朝輝;姚星合;康磊晶;趙大海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10;G06F30/15;G06F30/27;G06N3/0499;G06N3/084;G06Q10/04
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

1.一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、建立再入飛行器飛行動(dòng)力學(xué)模型；

S2、選取飛行器不同的初始參數(shù)，同時(shí)設(shè)置攻角和傾側(cè)角，利用S1所述的飛行動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真，獲得飛行器終端位置；所述初始參數(shù)包括高度、速度、經(jīng)度、緯度、航跡角、航向角；

S3、將飛行器的初始參數(shù)、攻角、傾側(cè)角、時(shí)間作為輸入，飛行器終端位置作為輸出，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

S4、確定禁飛區(qū)的位置；根據(jù)飛行器當(dāng)前的攻角、傾側(cè)角，利用訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)飛行軌跡；

S5、判斷飛行軌跡與禁飛區(qū)的位置關(guān)系，當(dāng)飛行器受禁飛區(qū)影響時(shí)，調(diào)整飛行器的傾側(cè)角；調(diào)整飛行器的傾側(cè)角的方法為：

S51、飛行軌跡相對(duì)于地球半徑近似為一段圓弧，飛行器當(dāng)前位置為軌跡起點(diǎn)p_S，圓弧的另一端為軌跡終點(diǎn)p_E，禁飛區(qū)采用多個(gè)順序連接的特征點(diǎn)表示；計(jì)算軌跡終點(diǎn)與禁飛區(qū)的所有特征點(diǎn)的距離；選取距離最小的特征點(diǎn)p，以及與p點(diǎn)相連接的兩個(gè)特征點(diǎn)p₁和p₂；

S52、計(jì)算線段p₁p、p₂p、p_Sp、p_Ep相對(duì)于參考方向的夾角，分別記為

S53、若的大小處于和之間，則圓弧終點(diǎn)處于禁飛區(qū)之內(nèi)；否則，軌跡終點(diǎn)處于禁飛區(qū)之外；

S54、若軌跡終點(diǎn)在禁飛區(qū)外，記錄此時(shí)的飛行器飛行時(shí)間t，轉(zhuǎn)入S57，否則轉(zhuǎn)入S55；

S55、計(jì)算軌跡終點(diǎn)相對(duì)于線段p₁p、p₂p的距離，選取較小的值作為飛行器相對(duì)于禁飛區(qū)的距離，記為d；

S56、采用二分法，調(diào)整軌跡預(yù)測(cè)時(shí)間t，計(jì)算相應(yīng)的軌跡終點(diǎn)位置p′_E，重復(fù)S52～S55確定調(diào)整軌跡預(yù)測(cè)時(shí)間后飛行器相對(duì)于禁飛區(qū)的距離d′，直至d′小于設(shè)定的閾值Δd；

S57、確定軌跡與禁飛區(qū)相交時(shí)的軌跡預(yù)測(cè)時(shí)間t_⊥＝t′；

S58、設(shè)定軌跡預(yù)測(cè)閾值t_threshold，比較軌跡與禁飛區(qū)相交時(shí)的時(shí)間t_⊥1和t_⊥2與t_threshold的大小關(guān)系；若t_⊥1和t_⊥2均大于t_threshold，則飛行器保持當(dāng)前傾側(cè)角飛行；若t_⊥1和t_⊥2中至少有一個(gè)小于t_threshold，則飛行器按照t_⊥1和t_⊥2中較大的一個(gè)決定傾側(cè)角符號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法，其特征在于，所述禁飛區(qū)為不規(guī)則形狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法，其特征在于，S2中，攻角和傾側(cè)角均為以速度為自變量的函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法，其特征在于，S4中，根據(jù)禁飛區(qū)的經(jīng)緯度信息，計(jì)算禁飛區(qū)在地心坐標(biāo)系下的位置信息，再根據(jù)地心坐標(biāo)系與飛行器位置坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換矩陣，計(jì)算禁飛區(qū)在飛行器位置坐標(biāo)系下的坐標(biāo)信息，即確定禁飛區(qū)的位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡智能預(yù)測(cè)的再入飛行器任意禁飛區(qū)繞飛方法，其特征在于，S4中，利用訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)飛行軌跡的方法為：

S41、獲取飛行器當(dāng)前的高度、速度、經(jīng)度、緯度、航跡角、航向角；

S42、設(shè)置飛行器的飛行時(shí)間；

S43、將飛行器當(dāng)前的高度、速度、經(jīng)度、緯度、航跡角、航向角，以及飛行器的飛行時(shí)間作為輸入?yún)?shù)，利用訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)飛行軌跡。