升力式飛行器的再入標準軌跡指令的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及升力式飛行器技術，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】
[0002] 對于具有高升阻比特性的升力式滑翔飛行器，現(xiàn)有技術中一般采用基于標準軌跡 跟蹤制導方案，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數(shù)、阻力加速度指令對時間的二階 導數(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數(shù)、阻力加速度 指令對時間的二階導數(shù)等參數(shù)的過程中經常采用差分求導的方式。然而，采用差分求導時 可能存在指令突變或非可導等問題出現(xiàn)，導致跟蹤制導時參數(shù)設計困難，且產生的傾側角 指令抖動的問題。
[0003] 因此，現(xiàn)有技術中存在對基于標準剖面的跟蹤制導方案中能夠產生跟蹤所需的軌 跡指令及軌跡指令的導數(shù)項從而避免跟蹤制導參數(shù)設計困難的需要。

【發(fā)明內容】

[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，主要應用于標 準剖面跟蹤制導方案中，用于產生跟蹤所需的軌跡指令及軌跡指令的導數(shù)項，通過本發(fā)明 所提方法，能夠實時生成跟蹤制導所需的軌跡指令，減小在線指令生成復雜度，降低對跟蹤 控制律參數(shù)設計的敏感度。
[0005] 為解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，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 度一速度的映射關系；利用數(shù)學擬合工具，通過數(shù)學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數(shù)?。、、二階導數(shù)?εχ和當?shù)貜椀纼A角指令Θεχ。 toon] 其中，利用數(shù)學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數(shù)?εχ、二階導數(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數(shù)]^和二階導數(shù)￡^，以及當?shù)貜椀纼A角 指令I。
[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滑翔飛行時dVd/dt ~_DCX，
[0021] 本發(fā)明的上述技術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系，直接采用解析形式得到了阻力加速度 導數(shù)、二階導數(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數(shù)項， 有效降低了計算復雜度，提高了設計的通用性，可直接用于滑翔飛行過程中的制導方案設 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)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具 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數(shù)項， 有效降低計算復雜度，提高設計通用性，為滑翔飛行過程中的制導系統(tǒng)設計提供指令。
[0026] 如圖1所示，示出了根據本發(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系。具體地，根據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系。根據本發(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 入標準軌跡的設計方法屬于現(xiàn)有技術，在此不作詳細介紹。
[0027] 在步驟102,利用數(shù)學擬合工具，通過數(shù)學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)學擬合工具，對高度一速度、阻力加速度一速度映 射關系進行分析，可找出合適的映射關系表達式，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,