摘要：针对高超声速飞行器再入滑翔过程的时间协同问题,提出一种基于开环式协同结构的时间协同预测校正制导律。所提制导律不依赖于各飞行器之间的实时通信,通过预先设置期望飞行时间进行协同信息共享。纵向制导律在传统预测校正的基础上进行改进,引入归一化加权误差,同时考虑剩余航程误差与剩余飞行时间误差,采用全弹道积分预测剩余航程和剩余飞行时间,每个制导周期通过牛顿迭代法求解倾侧角幅值,完成兼顾时间协同和空间精度的纵向制导过程。仿真实例表明:通过选择合适的加权误差系数,所提制导律可实现对再入飞行时间的有效调节,导引多飞行器在期望飞行时间到达指定再入交班点。蒙特卡罗仿真验证了所提制导律的鲁棒性。

摘要：针对高超声速滑翔飞行器预测校正制导计算效率低的问题,提出一种基于攻角-速度剖面实时修正的预测校正制导算法。利用准平衡滑翔条件将再入过程约束转化为高度-速度剖面下的飞行走廊,设计三段式的飞行剖面进行轨迹规划以满足终端状态约束。纵向剖面在事先设定的攻角剖面的基础上,通过建立攻角增量与剩余航程增量间的映射关系,反解计算攻角修正指令,以满足航程约束。侧向制导通过航向角偏差走廊确定倾侧角符号,控制侧向的机动。数值仿真实验验证了算法能够同时满足终端速度、高度以及航程约束,且计算耗时短,具有一定的鲁棒性。

摘要：针对带有禁飞区的高超声速飞行器再入制导问题,基于改进人工势场法(artificial potential field method,APFM)提出一种再入制导方法。在纵向上,将动压、过载、热流过程约束视为“虚拟障碍”,将终端高度、速度视为“虚拟目标点”进行纵向轨迹设计。然后,改进纵向人工势场函数以适应跳跃式和平衡滑翔式再入两种弹道形式的轨迹设计。为了整体考虑禁飞区对三维轨迹的影响,设计双层预测-校正算法求解待调参数。仿真结果表明,所提出的改进APFM规划方法能够适应不同类型的禁飞区形状,相比现有方法可适应横程需求更大的目标点,参数调节简单,易于工程实现。

摘要：为实现多高超声速滑翔飞行器的协同再入,提出一种基于剩余飞行时间和剩余飞行距离估计解析解的协同再入制导方法。基于准平衡滑翔条件推导了滑翔段剩余飞行时间和剩余飞行距离估计的解析表达式;通过攻角指令设计使飞行器快速进入并保持准平衡滑翔飞行,为时间协同提供有利条件;将纵向升阻比作为设计量,利用数值算法进行预测校正,结合航向角误差走廊得到倾侧角指令,实现了时间约束下的再入制导。基于此,设计了多飞行器协同再入策略,最终实现多飞行器绝对时间约束下的协同再入制导飞行。分别在标称条件和不确定条件下进行仿真,结果表明本研究提出方法具备一定的时间调节能力和对干扰的鲁棒性。

摘要：针对高超声速飞行器再入运动过程模型的非线性特性,提出了一种基于自适应神经模糊系统(ANFIS)的再入预测校正制导方法。在以能量为自变量的三自由度再入方程的基础上分别设计了纵向制导律和侧向制导律。以能量和剩余航程偏差为输入参数,侧倾角调节量为输出参数,设计了ANFIS控制器,并将其应用于纵向制导。侧向制导基于横程与能量的近似线性关系,设计了由分段漏斗形横程走廊控制的侧倾角反转逻辑。仿真结果表明,所设计的制导律具有制导指令解算速度快,制导和落点精度高且对再入初始偏差及过程扰动不敏感的优点。

摘要：针对再入过程中标准轨迹的实际长度需要通过多次更新或迭代求解的问题,提出了一种基于机动系数的通用再入轨迹设计方法。该方法将机动系数定义为真实轨迹长度与初始纵程之比,将再入过程中的机动性进行了量化,可以快速获得到达指定目标可行的轨迹长度;采用真实轨迹长度作为设计参考阻力加速度剖面的依据,避免了轨迹长度的迭代,简化了再入轨迹的生成流程;轨迹曲率问题采用动态航向偏差走廊的方法,控制终端航向偏差、剩余航程满足设计需求。设计轨迹跟踪控制器进行参考轨迹跟踪,完成再入制导。在机动系数区间内指定机动系数进行了数值仿真。仿真结果表明,所提出的标准轨迹制导方法能够快速生成满足路径及终端约束的标准轨迹,且轨迹跟踪效果良好,有较好的应用潜力。

摘要：针对大升阻比高超声速飞行器同时满足过程约束、终端约束及禁飞圆约束的再入制导问题,提出了一种新的规避禁飞圆的预测校正制导方法,利用拟平衡滑翔条件将过程约束转化为倾侧角约束,结合数值预测校正方法设计倾侧角数值大小,将禁飞圆区域约束实时转化为航向角约束,设计并运用航向角偏差走廊动态补偿策略,形成新的偏差走廊来控制倾侧角符号,从而导引规避禁飞圆.分析及仿真结果表明:该方法不依赖于标准轨迹,对不同的禁飞圆具备自适应能力,能满足终端约束和过程约束,成功规避禁飞圆,制导和落点精度高,并具有鲁棒性.

摘要：针对新一代高超声速飞行器在制导方法的精度及抗干扰能力上的要求,提出了一种基于能量的预测校正制导方法.建立了以能量为自变量的三自由度运动学方程,给出再入过程中的主要约束条件,在此基础上分别设计纵向制导律和侧向制导律.在纵向制导律中,不断预测剩余航程相对理论目标点之间的偏差,并以此偏差作为模糊校正器的输入,输出合适的侧倾角更新值,从而达到校正效果,保证纵向制导精度;在侧向制导律中,设计了一种基于横程偏差的侧倾角反转逻辑,当横程偏差超过所设定的边界条件时,侧倾角便进行一次反转,从而保证侧向制导精度.分别在标准初始条件下和存在偏差条件下进行了数值仿真,仿真结果验证了所设计的制导律的有效性.

摘要：针对高超声速滑翔飞行器再入段时间协同制导问题,提出一种基于高度-速度剖面的预测校正协同制导律。首先在高度-速度剖面内设计了参考轨迹,利用两个轨迹参数在线预测剩余飞行航程和时间;通过数值算法校正两个轨迹参数以满足航程和时间约束并求取实际控制量,结合侧向航向角走廊实现了单飞行器的时间约束再入制导。在此基础上分析了飞行器的时间可调范围,针对多飞行器协同再入任务设计了协同飞行时间和协同策略,实现了时间协同再入飞行。该策略考虑到再入过程中的通讯困难,避免了弹间通讯,且充分利用了飞行器纵向动力学,时间可控范围较大,更加适用于实际的再入过程。仿真结果说明了时间约束再入制导律对时间的可控性和协同策略的有效性。

摘要：在研究再入飞行器预测制导基础上,针对实时性要求,提出了一种基于模糊逻辑系统的模糊预测制导方法.首先研究分析了再入飞行器落点纵程与飞行高度、弹道倾角三者之间的联系;设计了以再入飞行器落点偏差和飞行高度为输入,弹道倾角角速度为输出的模糊逻辑系统;并在此基础上根据专家经验制定模糊规则,设计模糊预测制导算法.该方法避免了一般预测制导在形成弹道倾角修正指令时所需要的大量迭代运算,有效减小了预测制导指令的解算时间,为再入飞行器在再入过程中全程使用预测制导提供了可能.仿真结果表明:该方法实时性好,落点精度高,抗干扰能力强,且具有一定的工程实用价值.