升力式飛行器的再入標準軌跡指令的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及升力式飛行器技術(shù)，特別涉及指一種升力式飛行器的再入標準軌跡指 令的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于具有高升阻比特性的升力式滑翔飛行器，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用基于標準軌跡 跟蹤制導(dǎo)方案，標準軌跡剖面可選取阻力加速度-速度剖面形式，在跟蹤過程中需要實時 計算阻力加速度指令、阻力加速度指令對時間的一階導(dǎo)數(shù)、阻力加速度指令對時間的二階 導(dǎo)數(shù)等參數(shù)。在實時計算阻力加速度指令、阻力加速度指令對時間的一階導(dǎo)數(shù)、阻力加速度 指令對時間的二階導(dǎo)數(shù)等參數(shù)的過程中經(jīng)常采用差分求導(dǎo)的方式。然而，采用差分求導(dǎo)時 可能存在指令突變或非可導(dǎo)等問題出現(xiàn)，導(dǎo)致跟蹤制導(dǎo)時參數(shù)設(shè)計困難，且產(chǎn)生的傾側(cè)角 指令抖動的問題。
[0003] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在對基于標準剖面的跟蹤制導(dǎo)方案中能夠產(chǎn)生跟蹤所需的軌 跡指令及軌跡指令的導(dǎo)數(shù)項從而避免跟蹤制導(dǎo)參數(shù)設(shè)計困難的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是一種適用于升力式飛行器的再入標準軌跡指令計算方法，主要應(yīng)用于標 準剖面跟蹤制導(dǎo)方案中，用于產(chǎn)生跟蹤所需的軌跡指令及軌跡指令的導(dǎo)數(shù)項，通過本發(fā)明 所提方法，能夠?qū)崟r生成跟蹤制導(dǎo)所需的軌跡指令，減小在線指令生成復(fù)雜度，降低對跟蹤 控制律參數(shù)設(shè)計的敏感度。
[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供一種升力式飛行器的再 入標準軌跡指令的確定方法，包括：根據(jù)確定的再入標準軌跡來確定高度一速度、阻力加速 度一速度的映射關(guān)系；利用數(shù)學(xué)擬合工具，通過數(shù)學(xué)擬合來確定高度一速度、阻力加速度一 速度的解析形式的映射表達式，并根據(jù)所確定的映射表達式來確定阻力加速度指令DcJP 高度指令Ηα，
[0006] Dcx= b ! · Ve+b2 · Ve2+b3 · Ve3+b4 · Ve4+b5 公式（I)
[0007] Hcx= c ! · Ve+c2 · Ve2+c3 · Ve3+c4 · Ve4+c5 公式（2)
[0008] 其中，Dcx為阻力加速度指令，H α為高度指令，V e= V d/V。，Vd為飛行器對地速度，V c 為歸一化常數(shù)，其值為第一宇宙速度7910m/s，Id1, b2, b3, b4, b5, C1, c2, c3, c4, C5為待定系數(shù)；
[0009] 利用數(shù)學(xué)擬合來確定高度一速度、阻力加速度一速度的解析形式的映射表達式中 的待定系數(shù)的擬合值，得到確定的阻力加速度指令Dc3、高度指令1與速度的擬合映射表達 式；
[0010] 根據(jù)確定的阻力加速度指令Dc3、高度指令Hcx與速度的擬合映射表達式，確定再入 標準軌跡的阻力加速度導(dǎo)數(shù)?。、、二階導(dǎo)數(shù)?εχ和當?shù)貜椀纼A角指令Θεχ。 toon] 其中，利用數(shù)學(xué)擬合來確定確定高度一速度、阻力加速度一速度的解析形式的映 射表達式中的待定系數(shù)的擬合值包括：
[0012] 將預(yù)先獲取的一組標準軌跡參數(shù)映射表代入公式（1)和（2)，并利用數(shù)學(xué)擬合工 具，在給定精度下求解出所述待定系數(shù)h b2, b3, b4, b5, C1, c2, c3, c4, C5所分別對應(yīng)的擬合值
[0013] 將確定的擬合值分別代入公式（1)和（2)替換掉待定系數(shù)Id1, b2, b3, b4, b5, C1, c2, c3，c4, c5，得到確定的阻力加速度指令Dc3、高度指令Hcx與速度的擬合映射表達式。
[0014] 其中，根據(jù)確定的阻力加速度指令Dcx、高度指令Hcx與速度的擬合映射表達式，確 定再入標準軌跡的阻力加速度導(dǎo)數(shù)?εχ、二階導(dǎo)數(shù)De\和當?shù)貜椀纼A角指令?^的步驟包 括：
[0015] 基于公式（1)，分別確定阻力加速度導(dǎo)數(shù)]^和二階導(dǎo)數(shù)￡^，以及當?shù)貜椀纼A角 指令I(lǐng)。
[0016]
[0017] 公式 (4)
[0018] 基于公式⑵和下述公式（5)，確定當?shù)貜椀纼A角指令
[0019]
[0020] 其中，基于平衡滑翔原理，升力式飛行器在大氣層內(nèi)滑翔飛行時dVd/dt ~_DCX，
[0021] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0022] 上述方案中，針對升力式飛行器再入滑翔過程中的再入標準指令生成問題，先通 過數(shù)學(xué)擬合確定再入標準軌跡的阻力加速度一速度、高度一速度映射關(guān)系，進而基于平衡 滑翔原理，通過簡化速度、傾角與阻力加速度的關(guān)系，直接采用解析形式得到了阻力加速度 導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)和當?shù)貜椀纼A角指令的計算表達式，避免了多次分段高階擬合上述導(dǎo)數(shù)項， 有效降低了計算復(fù)雜度，提高了設(shè)計的通用性，可直接用于滑翔飛行過程中的制導(dǎo)方案設(shè) 計中。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明實施例的升力式飛行器的再入標準軌跡指令的確定方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0025] 針對升力式飛行器滑翔飛行過程中的再入標準指令生成問題，本發(fā)明提供了適用 于升力式飛行器的再入軌跡指令的確定方法，避免了多次分段高階擬合軌跡指令導(dǎo)數(shù)項， 有效降低計算復(fù)雜度，提高設(shè)計通用性，為滑翔飛行過程中的制導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計提供指令。
[0026] 如圖1所示，示出了根據(jù)本發(fā)明的升力式飛行器的再入標準軌跡指令的確定方 法。在步驟100,確定升力式飛行器的再入標準軌跡，并根據(jù)確定的標準軌跡確定高度一速 度、阻力加速度一速度的映射關(guān)系。具體地，根據(jù)升力式飛行器的再入的過程和終端約束條 件和飛行器總體參數(shù)、氣動特性，計算標準軌跡，并根據(jù)計算的標準軌跡確定高度一速度、 阻力加速度一速度映射關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在升力式飛行器的滑翔段飛行過程中， 需滿足嚴格的熱流、過載、動壓等過程約束，以及終端速度、終端高度、航程等約束條件限 制，并基于平衡滑翔原理，采用多種方式快速生成一條滿足過程約束和終端約束的再入標 準軌跡，從而得到高度-速度剖面和阻力加速度-速度剖面標準軌跡。升力式飛行器的再 入標準軌跡的設(shè)計方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不作詳細介紹。
[0027] 在步驟102,利用數(shù)學(xué)擬合工具，通過數(shù)學(xué)擬合來確定高度一速度、阻力加速度一 速度的解析形式的映射表達式，并根據(jù)所確定的映射表達式來確定阻力加速度指令DcJP 高度指令Hcx。本發(fā)明的實施例中，利用數(shù)學(xué)擬合工具，對高度一速度、阻力加速度一速度映 射關(guān)系進行分析，可找出合適的映射關(guān)系表達式，如：
[0028] Dcx= b ! · Ve+b2 · Ve2+b3 · Ve3+b4 · Ve4+b5 公式（I)
[0029] Hcx= c ! · Ve+c2 · Ve2+c3 · Ve3+c4 · Ve4+c5 公式（2)
[0030] 其中，Dcx為阻力加速度指令，H α為高度指令，V e= V d/V。，Vd為飛行器對地速度，V c 為歸一化常數(shù)，較佳地可取為第一宇宙速度7910m/s，Id1, b2, b3, b4, b5, C1, c2, c3, c4,