[发明专利]一种火箭着陆轨迹规划方法及装置

说明书

一种火箭着陆轨迹规划方法及装置，包括：根据火箭发动机推力调节能力，计算着陆段采用最大推力和最小推力两种状态完成着陆的最大纵向速度‑高度剖面和最小纵向速度‑高度剖面；计算不同高度下所述最大纵向速度‑高度剖面和最小纵向速度‑高度剖面对应的速度平均值，进而得到可行域最大的纵向速度‑高度标准剖面；根据实际飞行高度变化趋势以及所述纵向速度‑高度标准剖面，最小化飞行过程期望纵向速度与实际纵向速度的偏差，构建可行域最大化的优化目标函数；根据所述优化目标函数规划火箭着陆轨迹。采用本申请中的方案，提升了在线规划的着陆轨迹对偏差的适应能力，有利于火箭安全着陆。

技术领域

本申请涉及运载火箭的控制技术，具体地，涉及一种火箭着陆轨迹规划方法及装置。

背景技术

运载火箭垂直起降的可重复使用技术是新一代运载火箭重要发展方向之一。为适应气动减速段由于环境不确定性造成的偏差，实现高精度垂直软着陆，在线轨迹规划方法能够实时规划着陆轨迹。为降低着陆过程燃料消耗造成的火箭运载能力损失，最小化着陆过程燃料消耗一种典型的火箭垂直着陆段优化目标函数，但该燃料最省目标函数规划的最优控制量具有Bang-Bang的特点，在最大推力条件下对偏差的适应能力较弱。

现有技术中存在的问题：

火箭软着陆时在线规划的着陆轨迹对偏差的适应能力较差。

发明内容

本申请实施例中提供了一种火箭着陆轨迹规划方法及装置，以解决上述技术问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种火箭着陆轨迹规划方法，包括如下步骤：

根据火箭发动机推力调节能力，计算着陆段采用最大推力和最小推力两种状态完成着陆的最大纵向速度-高度剖面和最小纵向速度-高度剖面；

计算不同高度下所述最大纵向速度高度剖面和最小纵向速度高度剖面对应的速度平均值，进而得到可行域最大的纵向速度-高度标准剖面；

根据实际飞行高度变化趋势以及所述纵向速度-高度标准剖面，最小化飞行过程期望纵向速度与实际纵向速度的偏差，构建可行域最大化的优化目标函数；

根据所述优化目标函数规划火箭着陆轨迹。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种火箭着陆轨迹规划装置，包括：

第一计算模块，用于根据火箭发动机推力调节能力，计算着陆段采用最大推力和最小推力两种状态完成着陆的最大纵向速度-高度剖面和最小纵向速度-高度剖面；

第二计算模块，用于计算不同高度下所述最大纵向速度高度剖面和最小纵向速度高度剖面对应的速度平均值，进而得到可行域最大的纵向速度-高度标准剖面；

函数构建模块，用于根据实际飞行高度变化趋势以及所述纵向速度-高度标准剖面，最小化飞行过程期望纵向速度与实际纵向速度的偏差，构建可行域最大化的优化目标函数；

轨迹规划模块，用于根据所述优化目标函数规划火箭着陆轨迹。

采用本申请实施例中提供的火箭着陆轨迹规划方法及装置，结合火箭软着陆过程以纵向运动为主的物理特性，离线设计可行域较大的纵向速度-高度标准剖面，将目标函数定义为最小化飞行过程与标准剖面之间的偏差，提升了在线规划的着陆轨迹对偏差的适应能力，通过在线轨迹规划方法实时生成对正负向偏差均具有适应能力的着陆轨迹，有利于火箭安全着陆。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例一中火箭着陆轨迹规划方法实施的流程示意图；