[發明專利]一種基于橢圓軌跡的空天飛行器著陸段在線制導方法在審
| 申請號： | 202210172092.6 | 申請日： | 2022-02-24 |
| 公開（公告）號： | CN114610056A | 公開（公告）日： | 2022-06-10 |
| 發明（設計）人： | 聶文田;佘智勇;樊雅卓;劉旺魁;田方澍;祝明嘉 | 申請（專利權）人： | 北京空天技術研究所 |
| 主分類號： | G05D1/10 | 分類號： | G05D1/10 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 100074 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 橢圓 軌跡 飛行器 著陸 在線 制導 方法 | ||
1.一種基于橢圓軌跡的空天飛行器著陸段在線制導方法，其特征在于，根據飛行器的飛行任務確定終端窗口，通過彈上測量裝置得到飛行器實時的飛行狀態，利用飛行狀態信息與著陸點位置、著陸速度信息計算符合飛行約束的橢圓軌跡，計算當前所需法向加速度及軸向加速度，再用數值計算的方法解算飛行器實時的制導指令。
2.根據權利要求1所述的一種基于橢圓軌跡的空天飛行器著陸段在線制導方法，其特征在于，法向加速度計算方法為：
定義橢圓坐標系，虛擬橢圓的方程可以表示為：
a和b分別代表虛擬橢圓的長短軸；
在該坐標系下，飛行器的初始位置坐標為(-S0,H0-b)，著陸點坐標為(0，-b)；其中，S0和H0表示飛行器初始剩余航程和初始高度，0為橢圓中心點；橢圓在初始位置的切線斜率必須與飛行器的彈道傾角匹配，可表示為以下形式：
k＝tanθ (2)
θ表示飛行器的彈道傾角；
通過以上約束可知，規劃出的橢圓軌跡必須滿足初始、著陸點的位置約束以及初始彈道傾角的約束，約束可以表示為以下形式：
求解上述方程組可得：
至此，根據初始高度、剩余航程以及彈道傾角可設計出滿足飛行器著陸點，且連續平滑的橢圓軌跡剖面，橢圓在該處的曲率半徑為：
為保證飛行器沿設計的橢圓軌跡飛行，當前狀態所需要的法向加速度為：
其中V0表示飛行器的初始速度。
3.根據權利要求1所述的一種基于橢圓軌跡的空天飛行器著陸段在線制導方法，其特征在于，軸向加速度計算方法為：
飛行器從初始末段速度減速至理想速度Vf，為飛行器能量耗散的過程，飛行器飛行過程中的能量可以表示為：
能量的變化率可以表示為：
將飛行器運動方程式中關于速度v和高度h的微分方程代入上式，得：
ΔE為剩余能量差，E`0為著陸時刻收起減速板情況下的能量-剩余航程變化率，它們可以表示為：
E`0＝-D0 (11)
D0的大小根據氣動數據計算獲得，或者根據地面試驗獲得較為精確的數據，解算出當前能量變化率為：
E`i＝2ΔE/S-E`0 (12)
根據公式可解算出所需阻力和對應的軸向加速度為：
D＝-cosθ·E`i (13)
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