[发明专利]一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法

说明书

本发明涉及一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，属于再入返回着陆飞行器动力下降制导技术领域；步骤一、对飞行器气动减速段的飞行速度进行判别；当飞行速度低于速度门限A，进入步骤二；步骤二、采用软着陆轨迹规划方程组预测落点位置[r_y(t_f),r_z(t_f)]；步骤三、根据预测的落点位置，实时计算航程预测值S_predicted和航程期望值S_desired；步骤四、当航程预测值S_predicted小于航程期望值S_desired时，按气动减速段继续飞行；当航程预测值S_predicted大于等于航程期望值S_desired时，进入步骤五；步骤五、建立在线轨迹规划模型，求出最优解，完成在线规划；本发明能够有效避免不合理的初始触发条件，从而提高返回着陆在线轨迹规划技术的可靠性，进一步提高返回着陆的安全性与成功率。

技术领域

本发明属于再入返回着陆飞行器动力下降制导技术领域，涉及一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法。

背景技术

可重复、低成本、智能化是未来航天运输系统的发展方向，在线轨迹规划技术作为实现下一代可重复使用航天运输器返回着陆制导系统的核心技术，通过在原问题可达域内在线求解满足综合型终端约束和过程状态及控制复杂约束的最优或可行轨迹，以满足苛刻的着陆安全性约束与高精度要求。该技术主要难点在于需在发动机点火反推时刻在线规划出满足过程、终端状态及控制约束的燃料最优或可行轨迹，以消除再入着陆前序阶段所累积的点火时刻初始状态散布大偏差。

目前相关技术研究主要集中在基于实时优化的轨迹规划算法，通常将飞行时间、速度或者高度作为点火时机的触发条件，该触发方式无法考虑实际飞行偏差，往往在到达触发条件时，初始状态散布较大，从而需要规划出具备大航程转移的轨迹，给轨迹规划算法增加难度与挑战，甚至在触发时机不当时，会导致轨迹规划算法在当前约束下无可行解，从而导致着陆失败。

动力下降轨迹规划触发方法直接影响在线轨迹规划算法复杂度与可行性，如若触发了不恰当的动力下降初始点火时机，甚至会使得轨迹规划算法无法搜索到可行解从而导致着陆失败。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，能够有效避免不合理的初始触发条件，从而提高返回着陆在线轨迹规划技术的可靠性，进一步提高返回着陆的安全性与成功率。

本发明解决技术的方案是：

一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，包括如下步骤：

步骤一、设定速度门限A；对飞行器再入返回过程中气动减速段的飞行速度进行判别；当飞行速度不低于速度门限A时，按气动减速段继续飞行；当飞行速度低于速度门限A，进入步骤二；

步骤二、采用软着陆轨迹规划方程组预测落点位置[r_y(t_f),r_z(t_f)]；

步骤三、根据预测的落点位置，实时计算航程预测值S_predicted和航程期望值S_desired；

步骤四、将航程预测值S_predicted和航程期望值S_desired进行比较，当航程预测值S_predicted小于航程期望值S_desired时，按气动减速段继续飞行；当航程预测值S_predicted大于等于航程期望值S_desired时，触发动力下降的在线轨迹规划，进入步骤五；