[发明专利]一种基于迭代制导的运载火箭轨道参数重构方法

说明书

本发明涉及一种基于迭代制导的运载火箭轨道参数重构方法，属于运载火箭制导控制领域，包括如下步骤：1采集运载火箭状态信息；2根据状态信息计算进入目标轨道的推进剂消耗量，如果推进剂消耗量小于可用量，则向原目标轨道正常飞行，如果推进剂消耗量大于可用量，则进行轨道参数重构；3在线搜索重构轨道参数，将搜索得到的重构轨道作为新的目标轨道；4控制运载火箭向新目标轨道飞行。本发明基于迭代制导，原理简洁，工程实现便捷，能够根据状态信息判断运载火箭能否进入目标轨道，并在必要时在线搜索重构轨道参数，使运载火箭具备自主轨道重构能力，在故障情况下避免或降低经济损失，提升发射任务履约能力。

技术领域

本发明涉及一种基于迭代制导的运载火箭轨道参数重构方法，属于运载火箭制导控制领域。

背景技术

传统的运载火箭在上升段出现发动机推力异常下降等非致命性故障情况下适应性不足，基本不具备故障检测隔离、飞行重构等能力来挽救任务或降低损失。在动力系统出现非致命故障情况下，如何根据运载火箭状态信息，对预定目标轨道的可达性进行快速准确评估判别，且在预定任务目标轨道不可达时，进行在线轨道参数重构，是本领域急需解决的技术问题，可避免或降低经济损失。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于迭代制导的运载火箭轨道参数重构方法。该方法原理清楚，实施简单直接，能够在线评估原目标轨道是否可达，并在原目标轨道不可达的情况下自主搜索得到新的最优目标轨道，使得运载火箭具备轨道参数重构能力，能够挽救发射任务，避免或降低经济损失。

本发明的技术方案是：

第一方面，一种基于迭代制导的运载火箭轨道参数重构方法，包括如下步骤：

步骤1：采集运载火箭的初始状态信息，初始状态信息包括：初始速度[V_x0,V_y0,V_z0]，初始位置[x₀,y₀,z₀]和推进剂可用量m₀；

步骤2：根据步骤1)所述的初始速度和初始位置计算进入原目标轨道的推进剂消耗量m₁；

步骤3：判断推进剂消耗量m₁是否小于推进剂可用量m₀；若m₁≤m₀，则进入步骤6)；若m₁m₀，则进入步骤4)；

步骤4：在线搜索重构轨道半长轴，使得运载火箭进入重构轨道的推进剂消耗量m₃小于等于推进剂可用量m₀；

步骤5：判断重构轨道半长轴是否大于或等于最低半长轴阈值，若重构轨道半长轴大于或等于最低半长轴阈值，则将重构轨道作为新的目标轨道，进入步骤6)；反之，则目标轨道不变，进入步骤6)；

步骤6：控制运载火箭向目标轨道飞行。

可选地，步骤5)所述最低半长轴阈值不低于原目标轨道高度的50％与地球半径的和值。

可选地，步骤4)所述的在线搜索重构轨道半长轴的方法，具体为：

步骤41：根据原目标轨道的半长轴和半长轴搜索参数h，获得第一待定目标轨道的半长轴从而获得运载火箭进入第一待定目标轨道的推进剂消耗量m₂；

步骤42：根据原目标轨道的半长轴及对应的推进剂消耗量m₁，以及步骤41)所述第一待定目标轨道的半长轴及对应的推进剂消耗量m₂；确定第二待定目标轨道的半长轴从而获得运载火箭进入第二待定目标轨道的推进剂消耗量m₃；