[发明专利]一种高速滑翔飞行器的运动行为识别与航迹估计方法

说明书

高速滑翔飞行器的运动行为识别与航迹估计方法，属于基于知识和模式的信息推算领域。本发明解决了现有航迹估计方法无法应对高速滑翔飞行器复杂运动模态的问题。本发明的技术要点为：建立飞行器的动力学模型，进一步建立准平衡滑翔、跳跃滑翔两种飞行模式的运动行为模型，并构造飞行器运动行为模型集；构建飞行器运动行为识别算法，识别飞行器的运动行为；根据运动行为识别的结果，使用合理的策略在模型集中选择用于航迹估计的模型；构建融合滤波算法，估计飞行器的航迹。本方法适用于基于知识和模式的信息推算领域。

技术领域

本发明涉及飞行器的航迹估计方法，尤其涉及基于机器学习的高速滑翔飞行器的运动行为识别与航迹估计方法，属于基于知识和模式的信息推算领域。

背景技术

高速滑翔飞行器，具有速度快、飞行空域广、机动能力强的特点，其飞行航迹较一般飞行器更为复杂。目前的飞行器航迹估计方法大多采用恒速(CV)、恒加速度(CA)、当前统计、Singer等模型描述目标机动，并基于交互式多模型(IMM)方法及其各种变体实现航迹估计。面对此类具有复杂运动模态的飞行器的航迹估计问题时，受限于模型精度、算法和计算能力，现有的航迹估计方法无法适应飞行器复杂的运动模态，使得估计精度较低，且无法在飞行器突然改变运动模态时保证航迹估计的动态性能。

发明内容

本发明的目的是提供高速滑翔飞行器的运动行为识别与航迹估计方法，以解决现有航迹估计方法无法应对高速滑翔飞行器复杂运动模态的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种高速滑翔飞行器的运动行为识别与航迹估计方法，所述方法是按照以下步骤实现的：

步骤一：建立高速滑翔飞行器的动力学模型，并依此分别推导飞行器准平衡滑翔、跳跃滑翔两种飞行模式的运动行为模型，定义飞行器的运动行为构造其运动行为模型集；

其中，建立高速滑翔飞行器动力学模型的过程如下：

假设地球是一个正球体，忽略自转，得到飞行器的三维动力学模型：

其中，r为飞行器质心到地心的距离，θ为经度,φ为纬度，v为速度，γ为弹道倾角，ψ为弹道偏角，σ为飞行器的倾侧角，m为飞行器质量，g₀为重力加速度，D和L为升力和阻力，表示为

D＝0.5ρv²S_refC_D (7)

L＝0.5ρv²S_refC_L (8)

其中，S_ref为飞行器的特征面积，ρ＝ρ₀e^-βh为大气密度，C_D和C_L为飞行器的升力和阻力系数；

将升力系数和阻力系数描述为一个马赫数无关模型，则有:

其中，C_D0和K是马赫数无关的飞行器气动参数；

定义归一化升力系数如下

则飞行器的升力系数、阻力系数和升阻比可表示为

其中，为飞行器升阻比最大时的升力系数和阻力系数；