[發明專利]一種基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法

有效

• 申請號: 202011331200.7
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112506218B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 張旭輝;李永遠;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（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G06F30/15;G06F30/27;G06N3/0499;G06N3/084;G06Q10/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

一種基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，針對再入飛行器攻角和傾側角大小無法改變的特點，給出了再入飛行器軌跡快速預測方法、預測軌跡與禁飛區關系快速判定方法和飛行器傾側角符號選擇邏輯，通過改變飛行器傾側角的符號，導引飛行器繞過任意形狀的禁飛區飛行。本發明使得再入飛行器可以繞飛任意形狀的禁飛區，免去了對不規則禁飛區預處理的步驟，使得飛行器的自主性更高；同時避免了由于對不規則禁飛區進行處理而造成的飛行器繞飛區域變大的弊端，使得飛行器在繞飛禁飛區后具有更大的剩余飛行能力。本發明所述的方法計算量小，適合飛行器在線使用。

技術領域

本發明涉及一種基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，屬于制導與控制技術領域。

背景技術

再入飛行器執行任務多樣、飛行環境復雜，在飛行過程中可能受到天氣、敵方攔截武器等威脅。為了保證飛行器的飛行安全，通常將這些威脅區域劃定為禁飛區，通過調整飛行軌跡使飛行器繞過這些禁飛區。這些禁飛區形狀通常是復雜不規則的，難以解析表示。目前，往往是將禁飛區視為標準的圓形，雖然簡化了突防的過程，但同時也導致了飛行器繞飛的禁飛區大于實際禁飛區，造成飛行器的能力損失。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，針對再入飛行器攻角和傾側角大小無法改變的特點，給出了再入飛行器軌跡快速預測方法、預測軌跡與禁飛區關系快速判定方法和飛行器傾側角符號選擇邏輯，通過改變飛行器傾側角的符號，導引飛行器繞過任意形狀的禁飛區飛行。本發明使得再入飛行器可以繞飛任意形狀的禁飛區，免去了對不規則禁飛區預處理的步驟，使得飛行器的自主性更高；同時避免了由于對不規則禁飛區進行處理而造成的飛行器繞飛區域變大的弊端，使得飛行器在繞飛禁飛區后具有更大的剩余飛行能力。本發明所述的方法計算量小，適合飛行器在線使用。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，包括如下步驟：

S1、建立再入飛行器飛行動力學模型；

S2、選取飛行器不同的初始參數，同時設置攻角和傾側角，利用S1所述的飛行動力學模型進行仿真，獲得飛行器終端位置；所述初始參數包括高度、速度、經度、緯度、航跡角、航向角；

S3、將飛行器的初始參數、攻角、傾側角、時間作為輸入，飛行器終端位置作為輸出，采用BP神經網絡進行訓練，獲得訓練后的神經網絡模型；

S4、確定禁飛區的位置；根據飛行器當前的攻角、傾側角，利用訓練后的神經網絡模型預測飛行軌跡；

S5、判斷飛行軌跡與禁飛區的位置關系，當飛行器受禁飛區影響時，調整飛行器的傾側角。

上述基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，優選的，所述禁飛區為不規則形狀。

上述基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，優選的，S2中，攻角和傾側角均為以速度為自變量的函數。

上述基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，優選的，S4中，根據禁飛區的經緯度信息，計算禁飛區在地心坐標系下的位置信息，再根據地心坐標系與飛行器位置坐標系間的轉換矩陣，計算禁飛區在飛行器位置坐標系下的坐標信息，即確定禁飛區的位置。

上述基于軌跡智能預測的再入飛行器任意禁飛區繞飛方法，優選的，S4中，利用訓練后的神經網絡模型預測飛行軌跡的方法為：

S41、獲取飛行器當前的高度、速度、經度、緯度、航跡角、航向角；

S42、設置飛行器的飛行時間；

S43、將飛行器當前的高度、速度、經度、緯度、航跡角、航向角，以及飛行器的飛行時間作為輸入參數，利用訓練后的神經網絡模型預測飛行軌跡。