[發明專利]一種飛行器多約束突防軌跡優化方法和系統

在審

• 申請號: 202110346785.8
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112947584A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 董希旺;沈志鵬;任章;于江龍;化永朝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張琳麗

1.一種飛行器多約束突防軌跡優化方法，其特征在于，包括：

獲取飛行器模型、攔截彈與突防過程相對運動學模型和多約束模型；所述飛行器模型包括：飛行器的動力學模型和飛行器的氣動力模型；所述攔截彈與突防過程相對運動學模型包括：攔截導彈的運動學模型和突防過程相對運動學模型；所述多約束模型包括：攻角和傾斜角速率控制約束模型，熱流、動壓和過載路徑約束模型，禁飛區約束模型和突防角約束模型；

根據所述飛行器模型、所述攔截彈與突防過程相對運動學模型和所述多約束模型確定軌跡優化模型；

對所述軌跡優化模型進行處理，得到處理后的軌跡優化模型；所述處理包括：離散處理、線性化處理和凸化處理；

采用序列凸優化算法根據所述處理后的軌跡優化模型確定突防軌跡。

2.根據權利要求1所述的飛行器多約束突防軌跡優化方法，其特征在于，所述飛行器模型的構建過程為：

獲取飛行器參數；所述飛行器參數包括：速度、航跡角、航向角、攻角、傾斜角、升力、阻力和質量；

根據所述飛行器參數構建飛行器的動力學模型；所述飛行器的動力學模型為：

式中，h為飛行器的高度，x和y為飛行器在地面上的坐標位置，v為飛行器的速度，θ為飛行器的航跡角，ψ為飛行器的航向角，α為飛行器的攻角，σ為飛行器的傾斜角，L為升力，D為阻力，g為重力加速度，m為飛行器的質量，是飛行器的高度h對時間的導數，為x對時間的導數，為y對時間的導數，為飛行器速度v對時間的導數，為航跡角θ對時間的導數，為航向角ψ對時間的導數；

根據飛行器所處的飛行環境構建飛行器的氣動力模型；所述飛行器的氣動力模型為：

式中，ρ為大氣密度，S為飛行器參考面積，C_L為空氣動力的升力系數，C_D為空氣動力的阻力系數。

3.根據權利要求2所述的飛行器多約束突防軌跡優化方法，其特征在于，所述攔截彈與突防過程相對運動學模型的構建過程為：

獲取飛行器的視線的仰角和視線的方位角；

以攔截導彈的制導律為比例導引律，根據所述仰角和所述方位角構建攔截導彈的運動學模型；所述攔截導彈的運動學模型為：

式中，θ_i為攔截導彈的航跡角，ψ_i為攔截導彈的航向角，q_y為視線的仰角，qz為視線的方位角，N_i為制導律常數，為攔截導彈的航跡角θ_i對時間的導數，為攔截導彈的航向角ψ_i對時間的導數，為視線的仰角q_y對時間的導數，為視線的方位角q_z對時間的導數；

根據所述飛行器參數和所述視線的仰角和所述視線的方位角構建突防過程相對運動學模型；所述突防過程相對運動學模型為：

式中，r是高超聲速滑翔飛行器與攔截導彈之間的相對距離，是相對距離r對時間的導數，v_i是攔截導彈的速度。