[发明专利]一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法

权利要求书

1.一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于最大飞行速度约束、最大攻角约束、落点弹道倾角约束、落点竖直方向位置约束确定纵向平面基准弹道；

S2、建立发射坐标系和弹道坐标系，分别计算弹道偏角和弹道偏角控制指令；

S3、将纵向平面基准弹道作为六自由度仿真俯仰通道跟踪信号，根据飞行器落点要求规划发射坐标系xOz平面弹道。

2.根据权利要求1所述的一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

将纵向平面基准弹道划分为姿态稳定段、弹道拉起减速段、固定弹道倾角下滑段和平飞段；

所述纵向平面基准弹道的姿态稳定段表示为

n_y1＝0g

其中，n_y1为弹体系法向过载，g为重力加速度；

所述纵向平面基准弹道的弹道拉起减速段表示为

其中，为最大攻角对应的弹体系法向过载；

所述纵向平面基准弹道的固定弹道倾角下滑段表示为

θ＝0°

其中，θ为弹道倾角；

所述纵向平面基准弹道的平飞段表示为

n_y1＝1g

Vy＝0m/s

h＝500m

其中，Vy为发射坐标系y轴方向速度，h为高度。

3.根据权利要求1所述的一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

将发射坐标系的坐标原点与发射点O固连，Ox轴在发射点水平面内指向发射瞄准方向，Oy轴垂直于发射点水平方向指向上方，Oz轴与xOy平面垂直并构成右手坐标系；

将弹道坐标系的坐标原点O₂取在弹体质心，O₂x₂与速度矢量重合，O₂y₂轴位于包含速度矢量的铅垂平面内，且垂直于O₂x₂轴，向上为正，O₂z₂轴按照右手定则确定；

根据飞行器的速度在发射坐标系xOz平面的投影计算弹道偏角；

根据弹道偏角纠偏点在发射系xOz平面的坐标计算弹道偏角控制指令。

4.根据权利要求3所述的一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，所述弹道偏角的计算公式为：

其中，ψ_v为弹道偏角，Vz为发射坐标系z轴方向速度，Vx为发射坐标系x轴方向速度，π为圆周率。

5.根据权利要求3所述的一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，所述弹道偏角控制指令的计算公式为：

ΔZ＝Z_target-Z

ΔX＝X_target-X

其中，ψ_{v_c}为弹道偏角控制指令，(X_target,Z_target)为弹道偏角纠偏点在发射坐标系xOz平面的坐标，π为圆周率，X为飞行器在发射坐标系x轴的位置，Z为飞行器在发射坐标系z轴的位置。

6.根据权利要求1所述的一种基于弹道偏角纠偏的亚音速飞行器轨迹规划方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

将发射坐标系xOz平面弹道划分为纵向控制段、航向调整段、转弯段、航向纠偏段；

将发射坐标系xOz平面弹道中的纵向控制段与纵向平面基准弹道中的姿态稳定段、弹道拉起减速段的时间重合；

在发射坐标系xOz平面弹道中的航向调整段，根据设置的弹道偏角纠偏点控制飞行器速度在发射坐标系xOz平面的投影指向弹道偏角纠偏点，通过调整当飞行器超过弹道偏角纠后的飞行距离，使飞行器到达目标点时纵向平面弹道处于平飞段；

在发射坐标系xOz平面弹道中的转弯段，根据航向调整段与航向纠偏段之间的垂直距离设置转弯半径，通过转弯半径计算转弯段需用过载；

在发射坐标系xOz平面弹道中的航向纠偏段，当达到航向纠偏段切换条件时将弹道偏角纠偏点坐标设置为飞行器落点坐标，实现精确制导。