[发明专利]一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法

说明书

本发明公开的一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，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的速度向量；步骤2，计算出当前点速度向量的增量；步骤3，根据步骤2计算出当前点速度矢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。本发明解决了现有技术进行转弯方向辨识存在的准确率低，误判率高的问题。

技术领域

本发明属于航天导航技术领域，具体涉及一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法。

背景技术

在航天器升力式再入返回地球过程中，为使着陆于特定的位置或区域，再入飞行时需要不断调整转弯方向，使之按照事先设计的制导控制方法向目标点或目标区域飞行。

由于黒障的影响，航天器再入飞行过程有时会发生遥测下传中断现象，此时就无法从遥测数据中获取有效的姿态及气动参数信息，故而辨识不出转弯方向。这种情况下，来自于地面外测测量设备的观测数据就成为黒障中、或姿态不稳定过程中航天器飞行状态估计的另一种可依赖数据。另外对一些非合作再入目标的观测目前也大多依赖雷达等外测测量数据。但因缺乏航天器姿态信息，纯外测观测下的航天器再入飞行过程中转弯方向的辨识只能从外测数据中的测距、方位角、仰角、测距变化率等观测量上入手，这给转弯方向辨识带来一定困难，造成转弯方向辨识的准确率低，误判的几率高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，解决了现有技术进行转弯方向辨识存在的准确率低，误判率高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种仅外测观测下再入飞行转弯方向辨识方法，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。

本发明的特点还在于，

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、、。