[发明专利]用于提高飞行器在线轨迹规划成功率的方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种用于提高飞行器在线轨迹规划成功率的方法及系统，通过逐级调节推力上限来逐步释放规划能力的方式来提高规划成功率，首先将着陆段划分为多个阶段，针对每个阶段设计推力逐级调节策略，如果轨迹规划成功，则不需要调节推力上限，如果规划失败，则按照各个阶段的推力调节策略调节推力上限。本发明的优点在于能够有效提高在线轨迹规划成功率，增加在线轨迹规划的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及制导与控制技术领域，特别是一种用于提高飞行器在线轨迹规划成功率的方法及系统。

背景技术

制导系统的作用是克服飞行过程中的各种误差和不确定性因素，使之按照某些控制规律或沿着选定的轨迹飞向目标着陆场。标准轨迹制导方法是一种基于摄动思想的制导方法，是目前应用最广的一类制导方法，绝大多数运载火箭在主动段都采用了此种方法，其优点是制导律简单、箭上实现容易，但不足是无法适应大干扰、大偏差等情况。

为了实现在大干扰、大偏差情况下的高精度着陆，现有技术提出了一种基于在线轨迹规划的制导方法，它不依赖于标准轨迹，能够利用数值优化方法在线规划出飞行轨迹以及其相应的制导指令，SpaceX公司在Falcon火箭一子级回收的着陆段制导中，已经使用了在线轨迹规划技术(马林.垂直起降运载火箭动力软着陆轨迹优化方法研究[D].浙江大学,2019.)。在线轨迹规划通常以燃料最优为优化目标，然而该目标下的推力指令曲线一般是Bang-Bang形式。如果飞行器按照该形式的推力曲线飞行，其制导能力会随着飞行时间逐渐下降，尤其在按照最大推力飞行的阶段，通常会因为实际轨迹与规划轨迹之间的小的偏差而出现轨迹规划失败，导致无法在线更新轨迹，从而降低着陆精度(王劲博.可重复使用运载火箭在线轨迹优化与制导方法研究[D].哈尔滨工业大学,2019.)。因此需要对在线规划中对推力进行调整，减小Bang-Bang型曲线造成的轨迹规划失败的情况发生，使得在线轨迹规划能够连续的进行，从而提高着陆精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种用于提高飞行器在线轨迹规划成功率的方法、系统及存储介质，在线轨迹规划的抗干扰能力，从而实现高精度着陆。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于提高飞行器在线轨迹规划成功率的方法，包括以下步骤：

S1、根据飞行器已飞时间与预计的总飞行时间的比值τ，设置K+1个分段系数τ₀,...,τ_K，将整个飞行过程划分为K个飞行阶段，其中τ₀、τ_K为两个端点值；

S2、若τ₀≤τ≤τ₁成立，则当τ＝0时，将飞行器最大推力增加ΔT_1,0；当0＜τ＜τ₁/2时，飞行器最大推力不变；当τ₁/2≤τ＜τ₁时，将飞行器最大推力增加ΔT_1,1；当τ_i-1＜τ≤τ_i时，其中2≤i≤K，若K≥3且i≠K成立，则将飞行器最大推力T_max增加ΔT_i；若τ_i-1＜τ≤τ_i，K≥3且i＝K成立，则将最大推力T_max调整为发动机最大推力T_max；若K＝2，则将飞行器最大推力T_max增加ΔT_i；其中，ΔT_1,0、ΔT_1,1、ΔT_i均为常数。