[发明专利]一种以开伞高度为控制目标的大气进入制导方法

说明书

一种以开伞高度为控制目标的大气进入制导方法，(1)完成标称轨迹设计，获得标称制导律u_ref，标称纵程s_ref，标称高度变化率标称阻力加速度D_ref，标称升力加速度L_ref，标称待飞高度H_{togo_ref}，标称飞行路径角γ_ref；(2)根据当前飞行纵程s，阻力D和高度变化率相对标称量s_ref，D_ref，的偏差，以及当前速度对应的标称待飞高度H_{togo_ref}，预测当前的待飞高度H_{togo_p}；(3)根据预测的待飞高度H_{togo_p}，求解控制补偿量Δu，以消除预测的待飞高度与参考待飞高度的偏差；(4)利用制导律补偿量Δu以及步骤(1)中获得的标称制导律u_ref确定最终的制导律u_c；(5)在大气进入点至开伞前，实时获取着陆器的纵程s、高度变化率阻力加速度D，生成制导律u_c，发送至着陆巡视器进行闭环控制。

技术领域

本发明属于深空探测行星表面着陆项目中的小升力体稀薄大气进入过程的制导领域，涉及一种基于标称轨迹的解析预测校正制导方法。

背景技术

我国首次行星探测任务将通过一次发射实施行星环绕、着陆和巡视探测，任务的关键是成功实施行星表面软着陆。然而目前世界范围内共实施了18次行星着陆探测任务，完全成功仅7次，成功率不到39％，可见行星着陆探测任务难度非常大，其中，进入、下降和着陆过程(EDL，Entry，Descent，and Landing)是行星着陆探测任务面临的最大挑战。

要实现安全软着陆，降落伞能否成功打开是关键。因此大气进入段制导的首要任务是保证满足各项开伞条件约束，如开伞高度约束和动压约束。由于与地球再入情况相比，进入过程地面测控时延大，行星表面大气环境复杂多变，同时探测器的气动参数具有较大的不确定性，导致在多次打靶仿真中，进入段的终端状态散布很大，很难确保开伞条件约束均得到满足。

目前国内外公开发表的文献主要以制导精度、脱靶量为首要控制目标，很少关注开伞高度的散布，更很少文章以控制开伞高度为目标设计制导律。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，针对行星探测任务对开伞条件的强约束问题，提出了一种以开伞高度为控制目标的大气进入制导方法。以高度控制为目的，基于标称轨迹解析地预测终端开伞高度偏差，通过调整倾侧角实现偏差补偿，有效地减小了开伞高度和动压的散布情况，较大程度地保证了开伞的安全性，同时满足落点精度要求。

本发明的技术方案是：一种以开伞高度为控制目标的大气进入制导方法，步骤如下：

(1)完成标称轨迹设计，获得标称制导律u_ref，标称纵程s_ref，标称高度变化率标称阻力加速度D_ref，标称升力加速度L_ref，标称待飞高度H_{togo_ref}，标称飞行路径角γ_ref；

(2)根据当前飞行纵程s，阻力D和高度变化率相对标称量s_ref，D_ref，的偏差，以及当前速度对应的标称待飞高度H_{togo_ref}，预测当前的待飞高度H_{togo_p}；

(3)根据预测的待飞高度H_{togo_p}，求解控制补偿量Δu，以消除预测的待飞高度与参考待飞高度的偏差；

(4)利用制导律补偿量Δu以及步骤(1)中获得的标称制导律u_ref确定最终的制导律u_c；