The invention provides a three-dimensional trajectory online planning method and system for the end energy management section of a reusable launch vehicle. The method comprises the following steps: designing a longitudinal trajectory based on a height reference dynamic pressure profile; and determining a lateral trajectory by tracking the ground trajectory determined by the energy dissipation circle EDC and the heading adjustment circle HAC; and adjusting the parameters online. The parameters of dynamic pressure profile, energy dissipation circle EDC and heading adjustment circle HAC are taken into account to modify the terminal longitudinal displacement xf, so that the error of flight path s tends to zero, which meets the requirement of ALI window of automatic landing point. Based on the dynamic pressure profile and ground trajectory, the feasible three-dimensional trajectory satisfying the requirements of the automatic landing window can be rapidly planned from the current state.
【技术实现步骤摘要】
可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法及系统
本专利技术涉及一种三维轨迹在线规划方法及系统，特别是涉及一种可重复使用运载器(ReusableLaunchVehicle，简称RLV)末端能量管理段(TerminalAreaEnergyManagement,简称TAEM)的三维轨迹在线规划方法及系统。
技术介绍
可重复使用运载器(ReusableLaunchVehicle，简称RLV)在再入返回过程中无主动力，采用滑翔机动着陆方式，着陆过程中没有复飞的可能。末端能量管理段(TerminalAreaEnergyManagement,简称TAEM)是指RLV从空气动力加热已达到较低的水平时的高度(约为28km的高度)起至飞行器离开航向调整圆柱调整到水平飞行(即倾侧角为0)状态，并对准跑道中线(约为3km的高度)为止的飞行段。飞行器的能量变化和轨迹形状密切相关，在飞行过程中必须受到其飞行轨迹的限制，严格按照轨迹剖面飞行。此外，TAEM段是可重复使用运载器RLV再入返回过程中的关键阶段，需要消除再入段结束时的能量和位置偏差，在复杂环境干扰下保证RLV顺利进入自动...
【技术保护点】
1.一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，包括如下步骤：步骤S1，设计基于高度的参考动压剖面确定纵向轨迹；步骤S2，通过跟踪由能量耗散圆EDC和航向调整圆HAC所确定的地面轨迹确定横侧向轨迹；步骤S3，在线调节参考动压剖面、能量耗散圆EDC和航向调整圆HAC的参数来修正终端纵向位移xf，使待飞航程误差Δs趋近于0，满足自动着陆点ALI窗口需求。
【技术特征摘要】
1.一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，包括如下步骤：步骤S1，设计基于高度的参考动压剖面确定纵向轨迹；步骤S2，通过跟踪由能量耗散圆EDC和航向调整圆HAC所确定的地面轨迹确定横侧向轨迹；步骤S3，在线调节参考动压剖面、能量耗散圆EDC和航向调整圆HAC的参数来修正终端纵向位移xf，使待飞航程误差Δs趋近于0，满足自动着陆点ALI窗口需求。2.如权利要求1所述的一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，其特征在于：于步骤S1中，将参考动压剖面设计为直线与三次曲线相结合的分段形式。3.如权利要求2所述的一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，其特征在于：于步骤S1中，将纵向轨迹规划任务转化为在不同的高度上求解合适的攻角大小，以满足每个高度处的参考动压剖面要求。4.如权利要求3所述的一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：步骤S100，根据参考动压剖面计算公式，计算期望动压；步骤S101，初始化攻角；步骤S102，基于当前的飞行器状态利用差分代替微分，计算下一高度的动压的值；步骤S103，判断在该高度上的动压是否满足参考动压剖面的设置要求；步骤S104，若不满足，则利用牛顿迭代法调节攻角，返回步骤S102，若满足，则输出攻角，从而确定纵向轨迹。5.如权利要求4所述的一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，其特征在于，于步骤S100中，所述参考动压剖面计算公式如下：其中，a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2和b3为系数，HMID1和HMID2为三段动压剖面的高度分界点，其划分高度是预先设计的，并且在规划过程中不改变，hALI为自动着陆点高度，第二段的恒定动压qMID是为不同纵向轨迹设计的唯一可变参数：qMID＝qMIN+kq·(qMAX-qMIN)其中，qMAX为最大动压约束，qMIN为最小动压约束，kq∈[0,1]为可调的比例系数。6.如权利要求1所述的一种可重复使用运载器末端能量管理段的三维轨迹在线规划方法，其特征在于：于步骤S2中，设置所述EDC和所述航向调整圆HAC的大小和位置，引导飞行器围绕这两个调整圆柱机动飞行，实现对富余能量的有效管理，满足自动着陆窗口的要求。7.如权利要求6所述的...
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