[发明专利]一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法

权利要求书

1.一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，具体实施过程包括以下步骤：

步骤1、仅使用外测观测数据进行非动力学建模，通过滤波弹道计算出各点状态向量的速度向量；

所述步骤1为：

步骤1.1、采用当前统计模型和UKF滤波框架进行再入过程的非动力学建模；

步骤1.2、使用UKF滤波框架和当前统计模型，计算出每一点的状态向量；

步骤2、计算出当前点速度向量的增量；

步骤3、根据步骤2计算出当前点速度向量增量在上一点轨道面法线方向的投影值；

步骤4、由投影值大小判断单点的转弯方向；

步骤5、对多点计算的转弯方向进行滑窗统计，得到统计判别的转弯方向。

2.如权利要求1所述的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，所述步骤1.1设J2000.0坐标系下UKF滤波的系统状态向量为：

（1）

其中，各标量值中，x 代表位置x 坐标分量、 代表速度 x 坐标分量、 代表加速度x坐标分量、y代表位置 y 坐标分量、代表速度 y 坐标分量、代表加速度y坐标分量、z代表位置 z 坐标分量、代表速度 z 坐标分量、代表加速度 z 坐标分量；

设为当前统计模型中加速度时间常数的倒数，为时刻到时刻的时间增量，是加速度均值，取值为；当前统计模型下的状态外推模型为：

（2）

其中，是均值为零，方差为的离散化的过程噪声，为加速度方差，为机动输入矩阵，为状态转移矩阵；因x、y、z三坐标方向相互正交，则有、；

其中，状态噪声协方差阵为：

（3）

根据当前统计模型对x、y、z三坐标方向，对第i个数据计算、、。

3.如权利要求2所述的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，所述步骤1.2为了更好地适应测距、测角、测速等不同类型的外测观测量，将滤波计算的观测模型直接建立在测站地平系下，由位置向量、速度向量计算测站地平系观测量方法为：

步骤1.2.1、将这一时刻的、转换为地固系位置及速度，转换公式为,，，；其中，为岁差矩阵，为章动矩阵，为地球自转矩阵，为极移矩阵，为地球自转矩阵的导数矩阵；

步骤1.2.2、将地固系位置速度转到测站东北天坐标系下，由测站的大地坐标计算出地固系到测站东北天坐标系的转换矩阵以及地固系下测站位置矢量，则航天器在测站东北天坐标系下位置、速度矢量为：，；设在东北天坐标系三方向分量为、、，的三个分量为、、，计算出外测数据的4个观测量，测距；方位角；仰角；测速；即得到UKF的测量方程；

步骤1.2.3、由滤波某时刻的状态向量，得到这一时刻航天器位置向量为、速度向量为。

4.如权利要求3所述的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，所述步骤2根据步骤1中UKF滤波计算得到的某一时刻，设为时刻的状态向量，则这一时刻的位置、速度矢量分别为、，设上一时刻处的位置、速度分别为、，则上一时刻处轨道面法线方向单位矢量为

（4）；

当前时刻与上一时刻的速度差，即为速度增量：

（5）。

5.如权利要求4所述的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，所述步骤3根据步骤2得到的速度增量，即速度差在上一时刻轨道面法线方向的分量为：

（6）。

6.如权利要求5所述的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，其特征在于，所述步骤4给定一个定义值，，用于判断转弯方向是否为0，则定义转弯方向判别函数为：

（7）

根据转弯方向判别函数得到当前时刻的转弯方向判断值，当取值为1时，表示左转，朝着飞行速度方向观察；取值-1时，表示右转；取值为0时，表示未转弯或值太小判断不出。