[发明专利]一种航空器自动近地防撞系统自适应飞行轨迹预测方法

权利要求书

1.一种航空器自动近地防撞系统自适应飞行轨迹预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，从飞行管理系统采集所需飞行状态及位置信息数据，并作为步骤B的状态输入量y_r(0)；

步骤B，根据既定的规避机动基础控制律对状态输入量进行解算得出基础输出u_r；步骤C，利用基于泛函神经网络的干扰观测器对航空器模型的未建模动态不确定及外部干扰进行逼近得到补偿输出u_c，同时采用鲁棒增益自适应调整的RC环节辅助控制得到补偿输出u_a；

步骤D，将u＝u_r+u_c+u_a作为飞行模型输入量，解算第i步长的状态和位置信息y(i),i＝1,2,…,n；

步骤D解算得到的状态量y(i)将作为单个预测周期内第i+1步长的步骤B的状态输入量y_r(i)，循环迭代至单个预测周期结束；并且，步骤D的所有输出量即为单个预测周期内的飞行预测轨迹；

所述步骤A中的飞行状态机位置信息数据包括了卫星定位系统或者惯性导航设备所提供的经度、纬度、航迹倾角、地速数据；大气数据计算机所提供的气压高度、真空速以及温度数据；以及航向姿态计算设备所提供的姿态角及姿态角速率数据；

所述步骤B中的既定规避机动动作为横滚改平和以定过载值拉起，其中，当航空器的滚转角小于或等于90°时，横滚该平和拉起作为一个复合机动同时执行；当滚转角大于90°时，则先将航空器横滚改至水平位置，接着以定过载拉起；所述步骤C中的基于泛函神经网络干扰观测器对复合干扰D的逼近方法如下：

Y_d＝ρ(W^TΛ(X))＝D-ε，||ε||≤κ_ε

其中，是FLANN的权值矩阵，X是FLANN的输入向量，Λ(X)＝(Λ₁(X)Λ₂(X)…Λ_N(X))^T∈R^N是一组正交的基函数矩阵，取Sigmoid函数sig(·)作为输出的非线性变换函数ρ(*)，D为复合干扰，ε表示FLANN逼近实际复合干扰的误差，κ_ε0为未知的误差上界值；所述步骤D中航空器飞行模型是以航空器为质点，分析其所受力及力矩关系，建立了如下六自由度十二状态的全量模型，其中，

姿态运动方程组：

其中，φ为滚转角，θ为俯仰角，ψ为偏航角；p为滚转角速率，q为俯仰角速率，r为偏航角速率；

力方程组：

其中，u、v、w分别表示在机体轴系X、Y、Z轴上的飞行速度分解量；F_x、F_y、F_z分别表示在机体轴系X、Y、Z轴上的合外力，g为重力加速度，m为航空器质量；力矩方程组：

其中，L、M、N分别表示机体轴系X、Y、Z轴上的合外力矩；I_x、I_y、I_z分别表示在机体轴系X、Y、Z轴的转动惯量；

导航方程组：

其中，为航迹速度；为高度变化率；

所述步骤C中当FLANN的输出最接近复合干扰D时的权值即为FLANN的最有权值矩阵，此时的泛函神经网络的输出就是最有输出，然而，此时的干扰观测器的输出u_c与复合干扰D之间还存在一个有界误差，因此，采用自适应RC项调整消除误差。