[发明专利]一种快速预测飞行轨迹的方法及系统

说明书

本发明提供了一种快速预测飞行轨迹的方法及系统，获取飞行器和目标的位姿参数，确定可调参数初始值和可调参数校正函数，采用龙格库塔法递推运算飞行器与目标的相对运动方程组；根据得到的递推数据值判断飞行轨迹是否满足任务执行结束条件；若是，则结束预测解算过程；若否，则返回运算步骤；若虚拟时钟下的预测解算时长达单条飞行轨迹预测终止时长的整数倍，且飞行轨迹不满足任务执行结束条件，则调整可调参数，并基于调整后的可调参数，执行运算步骤，直至飞行轨迹满足任务执行结束条件，或者直至预测解算过程满足解算中止条件；若结束预测解算过程，则获取飞行轨迹满足任务执行结束条件时的可调参数值。本发明极大提高了预测效率和准确率。

技术领域

本发明涉及数据预测技术领域，更具体地说，涉及一种快速预测飞行轨迹的方法及系统。

背景技术

现有的飞行器飞行轨迹预测方法，是根据飞行轨迹规划，建立飞行轨迹微分方程组解算模型，通过数值解算方法如欧拉法、龙格库塔法等，利用给定的初始值和解算步长，对飞行轨迹微分方程组进行解算，在满足解算结束条件时，完成对飞行轨迹微分方程组的解算，从而可以获得在解算结束时刻对应的飞行轨迹的状态，也就是从当前给定的初始状态，预测结束时刻的状态。

飞行轨迹运动方程组的解算结束条件，有些情况下以飞行时间为结束条件，例如记飞行开始时刻为0秒，飞行时间为t秒，则结束条件为t秒；有些情况下以飞行轨迹的状态满足设定的条件为结束条件，例如，以飞行器飞到某一个运动目标的附近且与目标之间的距离为小于0.5米为结束条件等等。

飞行轨迹的预测内容，根据实际工程的需要而定，有的情况下需要预测飞行器飞行一定时间后所到达的状态，包括高度、速度等，有的情况下需要预测飞行器飞到某一个运动目标的附近且与目标之间的距离为小于指定值时所需要的时间等等。

飞行轨迹预测的作用，是根据当前的状态和约束条件，预测未来的状态，从而为对未来采取合适应对措施提供依据，因此飞行轨迹预测的应用范围很多，例如在武器系统的火控瞄准系统中，火控瞄准系统需要先锁定目标，然后将武器发射出去命中目标，而由于目标是运动的，虽然当前对准了目标，但当将武器发射出去，几秒钟后目标已经不在原地，因此发射出去的武器未必能击中目标，因此需要提前预测武器飞行出去后，其飞行轨迹落点最终会落在哪里，离目标还有多远，根据预测结果设置提前量。

不论是哪种预测需求，传统的预测方法都是根据飞行轨迹规划，事先建立飞行轨迹微分方程组解算模型，通过数值解算方法如欧拉法、龙格库塔法等，利用给定的初始值和解算步长，对飞行轨迹微分方程组进行解算，来实现对飞行轨迹的预测。

传统的飞行轨迹预测方法，有两种实现方式，一种方式是在线实时预测，通过编写计算机程序实现数值解算算法，在实时系统时钟下，实时在线解算飞行器与目标的相对运动方程组来实现预测。实时在线预测的好处是，可以提取系统的当前状态作为预测的初始状态，动态调整预测初始值和结束条件，使得预测结果更加准确，但这样的预测方式所消耗的预测时间与待预测的飞行轨迹飞行时间一致，预测时间较长，在系统存在超实时要求情况下不能满足使用要求，例如，某系统的单步工作周期是20毫秒，系统要求在一个工作周期内必须完成飞行时间是30分钟的飞行轨迹的预测，则此时在线实时预测方法就无法满足要求。

另一种方式是离线预测，通过编写计算机程序实现数值解算算法，在非实时系统时钟下解算飞行器与目标的相对运动方程组，事先进行飞行轨迹预测，将预测结果作为系统的输入，再启动系统的后续工作流程。离线预测的好处是可以超实时实现预测，预测速度快，但不足的是预测结果准确性较差，系统稍有扰动，则预测结果就存在误差。

因此，在飞行轨迹的预测过程中，如何有效的提高预测效率且提高预测准确率是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种快速预测飞行轨迹的方法，采用虚拟时钟，可在预测工作周期内实现多条飞行轨迹的快速预测，避免了实际工程上飞行轨迹实时解算的耗时及飞行轨迹单一问题，极大提高了预测效率和准确率。