一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法技术

本发明专利技术涉及一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，属于再入返回着陆飞行器动力下降制导技术领域；步骤一、对飞行器气动减速段的飞行速度进行判别；当飞行速度低于速度门限A，进入步骤二；步骤二、采用软着陆轨迹规划方程组预测落点位置[r

【技术实现步骤摘要】
一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法
本专利技术属于再入返回着陆飞行器动力下降制导
，涉及一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法。
技术介绍
可重复、低成本、智能化是未来航天运输系统的发展方向，在线轨迹规划技术作为实现下一代可重复使用航天运输器返回着陆制导系统的核心技术，通过在原问题可达域内在线求解满足综合型终端约束和过程状态及控制复杂约束的最优或可行轨迹，以满足苛刻的着陆安全性约束与高精度要求。该技术主要难点在于需在发动机点火反推时刻在线规划出满足过程、终端状态及控制约束的燃料最优或可行轨迹，以消除再入着陆前序阶段所累积的点火时刻初始状态散布大偏差。目前相关技术研究主要集中在基于实时优化的轨迹规划算法，通常将飞行时间、速度或者高度作为点火时机的触发条件，该触发方式无法考虑实际飞行偏差，往往在到达触发条件时，初始状态散布较大，从而需要规划出具备大航程转移的轨迹，给轨迹规划算法增加难度与挑战，甚至在触发时机不当时，会导致轨迹规划算法在当前约束下无可行解，从而导致着陆失败。动力下降轨迹规划触发方法直接影响在线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一、设定速度门限A；对飞行器再入返回过程中气动减速段的飞行速度进行判别；当飞行速度不低于速度门限A时，按气动减速段继续飞行；当飞行速度低于速度门限A，进入步骤二；/n步骤二、采用软着陆轨迹规划方程组预测落点位置[r

【技术特征摘要】
1.一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、设定速度门限A；对飞行器再入返回过程中气动减速段的飞行速度进行判别；当飞行速度不低于速度门限A时，按气动减速段继续飞行；当飞行速度低于速度门限A，进入步骤二；
步骤二、采用软着陆轨迹规划方程组预测落点位置[ry(tf),rz(tf)]；
步骤三、根据预测的落点位置，实时计算航程预测值Spredicted和航程期望值Sdesired；
步骤四、将航程预测值Spredicted和航程期望值Sdesired进行比较，当航程预测值Spredicted小于航程期望值Sdesired时，按气动减速段继续飞行；当航程预测值Spredicted大于等于航程期望值Sdesired时，触发动力下降的在线轨迹规划，进入步骤五；
步骤五、建立在线轨迹规划模型，根据在线轨迹规划模型求出规划后发动机推力矢量指令T*(t)、规划后标称轨迹位置r*(t)和规划后速度矢量v*(t)，完成在线规划。


2.根据权利要求1所述的一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，其特征在于：所述步骤一中，所述气动减速段为动力下降段的前序飞行阶段，飞行速度为相对着陆行星速度。


3.根据权利要求2所述的一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法，其特征在于：所述步骤二中，软着陆轨迹规划方程组为：



s,t.









r(t0)＝r0,v(t0)＝v0,m(t0)＝m0
rx(tf)＝0,v(tf)＝0
T(tf)＝[Tx(tf)≠000]
0<mdry≤m(tf)
0<Tmin≤||T(t)||≤Tmax
式中，||*||为求向量*的模；
r(t)为着陆过程中随时间变化的位置矢量；

为对r(t)求导；
v(t)为速度矢量；
g＝[-g0,0,0]为常值引力加速度矢量；其中，g0为地球表面重力加速度大小；
T(t)为火箭发动机推力矢量；
m(t)为质量；
Sref为着陆飞行器有效横截面积；
CD为气动阻力系数；
ρ为大气密度；
α＝1/(Ispg0)，Isp为飞行器火箭发动机比冲；
r0为着陆飞行器预测初始时刻位置矢量；
v0为着陆飞行器预测初始时刻速度矢量；
m0为着陆飞行器预测初始时刻质量；
t0为预测初始时刻；
tf为预测终端时刻；
rx(tf)为着陆终端高度；
Tx(tf)推力大小值；
mdry为火箭的结构质量；
Tmin为火箭发动机的最小推力；
Tmax为火箭发动机的最大推力；
计算出软着陆轨迹规划方程组的终端水平位置，即为落点位置[ry(tf),rz(tf)]。


4.根据权利要求3所述的一种基于落点预测的动力下降轨迹规划在线触发方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘庆忠，余薛浩，王建清，王鹏，张宇星，张飞，王禄，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31