基于飞行可达域的飞行器轨迹快速规划方法

发布时间：2021-07-21 07:02

　　针对再入飞行器大范围横向机动飞行航迹快速规划问题,基于飞行器气动特性参数构建了飞行可达域,飞行过程中飞行器无需对标称航迹进行解算,通过在飞行可达域中寻找与既定目标区域接近点进行航迹快速规划,给出飞行控制所需的攻角及倾侧角,并在飞行航迹中的决策点持续更新控制参数,实现了对飞行航迹的快速修正,并可在目标区域变更时快速给出新的飞行航迹规划结果。针对典型目标区域及目标变更情况进行了仿真,结果表明基于飞行可达域的航迹规划方法可以实现对大范围目标区域航迹的快速规划,对飞行过程中航迹在线规划有很好的适应性。 

【文章来源】：战术导弹技术. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

飞行航迹规划示意图

对于任务变更、禁飞区规避等引起的航迹规划问题，需要依靠飞行器在线轨迹快速规划。在飞行过程中飞行器受到多方面因素影响，对航迹规划的快速性提出了较高要求，需要快速给出可用飞行航迹，同时考虑如动压、热流、过载等多种约束。针对目标区域的大范围调整将直接影响对于飞行器初始航迹的规划，在线规划首先需要满足任务可达性。虽然考虑各方面约束可为飞行器提供良好的飞行环境，但由于对高速飞行环境尚未完全掌握，对于约束设置的合理性和准确性还需要通过真实飞行环境进行验证和修正。在规划过程中，飞行动压、过载等参数可在航迹规划过程进行考虑，对气动热等需要考虑时间累积效应的参量影响暂不考虑。

飞行可达域可描述为在特定初始飞行状态下，飞行器在攻角、倾侧角范围内，在满足终点速度约束的情况下，可达到的纵向和横向范围的集合。图3采用CAV-H[22]作为再入飞行器模型，给出了在45 km高度、0°速度倾角下，4000 m/s和5000 m/s初速状态下的飞行可达域。图中所示圆点表示在4000 m/s初速下，采用定值攻角和倾侧角下的飞行可达点，星点表示在5000 m/s初速下，采用定值攻角和倾侧角下的飞行可达点，每组点所形成的集合代表飞行可达域。需要指出的是，可达域计算过程可采用传统航迹规划方法，包括对于能量的控制和机动能力的调节，从而形成对飞行可达域的进一步拓展。随着大规模并行计算能力的不断提升，已经具备了射前进行高精度仿真计算的能力。

【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器基于路径跟踪的制导方法[J]. 宋晨,周军,郭建国,王国庆.  宇航学报. 2016(04)
[2]滑翔再入飞行器横侧向耦合姿态控制策略[J]. 史丽楠,李惠峰,张冉.  北京航空航天大学学报. 2016(01)
[3]基于反馈线性化的H-V返回轨道跟踪方法[J]. 闫晓东,唐硕.  宇航学报. 2008(05)

博士论文
[1]天地往返飞行器再入预测-校正制导与姿态控制方法研究[D]. 王涛.国防科技大学 2017



本文编号：3294557