基于航路点分段的预测校正再入制导方法

发布时间：2025-06-18 22:52

　　 针对可重复使用空天飞行器的再入及返场问题,通过设置航路点开展了分段预测校正再入制导方法研究。首先,在发射坐标系下建立了动力学模型,对再入过程中的约束条件进行了分析与转化;其次,给出了数值预测校正制导方法的设计逻辑,针对该算法迭代中可能产生的发散问题与饱和问题,一是引入一个调节因子来自适应地调整迭代步长,二是为迭代设置与速度相关的误差限,三是采用了设置航路点的方式对再入过程分段,缓解了气动不确定性带来的影响,完成了数值预测校正方法的改进;最后,通过对某空天飞行器的数值仿真验证了该方法的有效性,使用航路点分段策略能够进一步消除制导指令饱和,提升制导精度。

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【部分图文】：

图9 再入轨迹倾侧角-时间

图8再入轨迹速度-时间图10再入轨迹地面轨迹-时间

图1 典型的再入返场过程剖面

典型的再入及返场过程如图1所示。三维动力学方程在发射系中建立，位置和速度信息均被分解成了三个方向上的分量来表示，发射坐标系O-xyz定义如下：O为空天飞行器发射点，也是空天飞行器返回原着陆场的目标点。Ox在水平面内指向射向，Oy在竖直平面内指向上方，与Ox垂直，Oz由右手定则确定....

图2 预测-校正制导算法流程

预测-校正制导方法（也称预测制导法）是以消除实际飞行轨迹的预测落点和期望落点之间的偏差为目的的制导方法。该方法的基本思想是利用机载计算机在线预测飞行轨迹的终端点，并将求解出的终端点状态与理想状态比较得出预测终端误差，制导系统根据预测终端误差校正制导指令，使得飞行轨迹的预测终端误差....

图3 过程约束下的再入走廊

在再入过程中，飞行器始终要遵守约束条件。但是，在全程计算和判断所有的约束是否都能满足是难以实现的，这会极大地加大运算量。事实上，由于各个约束中均含有倾侧角，可以把过程中的约束都转化为倾侧角的约束，若设置平衡滑翔段，则还需要满足平衡滑翔约束，利用准平衡滑翔条件（QEGC）可以将高度....

本文编号：4050458