[发明专利]基于线性伪谱的跳跃式再入飞行器在线弹道规划制导方法

权利要求书

1.一种基于线性伪谱的跳跃式再入飞行器在线弹道规划制导方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：初始化：设置初始、终端的计算仿真参数，包括终端纵向射程偏差δS和横程落点偏差δχ的精度要求，通过离线弹道优化与参数化处理，将倾侧角变化规律表示为倾侧反转时刻t_re和倾侧角初始模值σ₁的多段参数函数，并将t_re和σ₁作为标准控制；

S2：标控飞行段：当飞行器距地面高度大于100km时，按标准控制飞行；当高度低于100km时，进入步骤S3；

S3：跳跃段倾侧反转判断：按标准控制飞行，根据当前时间与倾侧角反转时刻的对应关系，判断是否进行倾侧反转，如果当前时刻未达到反转时刻时，不进行反转，进入步骤S4，如果当前时刻大于或等于反转时刻，且不是最后一个反转点时，重新建立非线性参数控制问题，进入步骤S4，当作为最后一个反转点时，进入步骤S7；

S4：跳跃段预测弹道积分：使用当前时刻的状态量作为积分初值，所述的标准控制作为控制输入，通过弹道积分获得终端状态偏差δx_f，以及全局多段弹道信息：状态量序列X_k、控制量序列U_k；

S5：精度判定：由终端状态偏差δx_f求解终端纵向射程偏差δS和横程落点偏差δχ，当二者都满足步骤S1设置的精度要求时，保持标准控制不变，进入步骤S3，否则，进入步骤S6；

S6：跳跃段倾侧反转时刻修正：基于步骤S4获得的多段预测弹道积分，获得终端偏差与控制修正量之间的解析关系，并更新标准控制，即倾侧反转时刻t_re和倾侧角初始模值σ₁，

考虑到弹道积分的初值即为当前实际运动状态，所以初始状态偏差始终为零，终端状态偏差最终表示为

其中，K矩阵表示误差传递矩阵，上标数字分别表示第1段、第2段和第3段，下标x和u分别表示相应的终端状态偏差是由状态量偏差或控制量偏差导致；

二次再入点是以高度重新达到81.5km确定的，不由飞行时间决定；考虑到二次再入点的高度约束表示为

结合标准轨迹上基准位置处的导数信息，终端状态偏差修正为

δx₀为初始状态偏差，h_f表示由等时弹道积分获得的终端高度，即二次再入点的高度，终端状态偏差进一步表示为

其中，Y₅为时间修正矩阵，用以描述终端时刻的修正关系；

同理，不仅仅第三段的终端状态是以高度81.5km作为分界点，跳跃式再入轨迹的第二段与第三段的分段条件也是以高度81.5km确定的，对终端状态偏差做出修正

其中，时间修正矩阵Y₄用以描述二三段分界点处的修正关系；

进入步骤S7；

S7：重新建立参数控制：仅将倾侧角模值参数作为标准控制，用以修正纵向射程偏差，当飞行器高度再次超过81.5km，此时认为飞行器脱离大气层，不受气动力的影响，进入步骤S11，否则，进入步骤S8；

S8：跳跃段预测弹道积分：在当前标准控制的作用下，通过弹道积分获得终端状态偏差δx_f，以及全局多段弹道信息：状态量序列X_k、控制量序列U_k；

S9：精度判定：根据终端状态偏差δx_f求解终端射程偏差δS，当δS满足步骤S1设置的精度要求时，保持标准控制不变，进入步骤S7，否则，终端偏差过大，进入步骤S10；

S10：跳跃段控制参数修正：基于步骤S8获得的多段预测弹道积分，计算得到终端射程偏差与倾侧角模值参数修正值之间的解析关系，并进一步更新标准控制，进入步骤S7；

S11：Kepler轨道飞行：飞行器沿标准Kepler轨道飞行，直至二次再入时距地面高度小于等于81.5km，Kepler段飞行结束，此时再入飞行器完成跳跃段制导飞行，仿真结束。