再入飞行器高空机动飞行的最优制导律分析

研究了在降弧段进行高空机动的再入飞行器最优制导律。给出了一种新的飞行器运动数学模型和这一模型下的最优制导律以及再入飞行器发动机工作时间、过载系数和估算方法。解算结果表明，该模型和制导律可用于再入飞行器的高空机动飞行控制。     

改进的探月返回飞船再入数值预测校正制导方法

为减少探月返回飞船再入数值预测校正制导方法在跳跃段倾侧角的偏转频率、实现过载的有效抑制,采用搜索跳跃段的倾侧角偏转能量点和末段阻力加速度反馈补偿的方法,提出了改进的数值预测校正制导方法.首先,用割线法搜索倾侧角偏转能量点,使得飞船在跳跃段只进行一次偏转即可实现落点精度要求;然后,根据指数大气假设,得到阻力加速度的导数,并根据过载约束定义参考阻力加速度;最后,采用阻力加速度及其导数与参考阻力加速度及其导数的误差对倾侧角的大小进行反馈补偿,抑制末段轨迹的过载.实验结果表明,该方法倾侧角偏转次数少,过载抑制能力强,鲁棒性好,能够有效解决现有方法存在的跳跃段倾侧角偏转频率高,末段过载抑制能力差的问题.     

再入飞行器变结构姿态控制律设计与仿真

研究飞行器再入问题,以美国X-34技术验证机为对象,提出了一种再入飞行器变结构姿态控制算法。为提高姿态控制的精度,通过设计内外双环控制器,并选择适当的趋近律和符号函数连续化方法来解决由于变结构控制带来的抖振问题。同时基于X-34反作用控制系统(RCS)配置方案给出了一种RCS控制模式。由于RLV存在两套姿态控制执行机构与气动舵面,提出了一种基于动压调节的混合控制策略。最后通过Matlab/Simulink仿真计算验证了在标称状态与加入扰动时的控制算法的有效性,具有良好的跟踪性能和强鲁棒性。     

拦截高速再入体的间歇控制弹道研究

针对测量角度和寻的过程的几何关系造成的观测力下降,以及精确制导与滤波器发散的矛盾,采用一种“间歇机动”制导与“修正增益伪测量滤波器“方案,并优选出了实现间歇机动的开关函数,使拦截高速再入体的命中精度大大提高。     

强等离子鞘套下航天返回舱相控阵雷达探测问题研究

为了有效应对强等离子鞘套环境下相控阵雷达对再入航天器的探测跟踪任务,设计采用多种波形的航天器目标多通道临空复制跟踪策略。针对等离子鞘套的特性和对雷达探测跟踪的不利影响,分别从信号带宽、检测门限和信号波形等方面进行了适应性改进。采用大的跟踪带宽、慢门限凝聚检测送点方式提升常规线性调频信号检测能力;采用宽、窄带交替跟踪方式提升目标距离分辨与检测能力;采用相位编码波形屏蔽鞘套的影响,稳定跟踪目标;采用正负LFM信号检测产生相关强点迹,以保持目标跟踪;复制跟踪策略在实际任务中进行了应用验证,取得了较好的效果。     

高超声速滑翔飞行器全程总红外辐射最小的轨迹优化（特邀）

为降低高超声速飞行器再入过程中,产生的气动热辐射对红外探测窗口性能的影响,从轨迹优化的角度,以再入飞行全程驻点总红外辐射为目标函数,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的高超声速飞行器轨迹优化算法。首先,通过Tent混沌映射和控制因子余弦变化改进WOA,改进算法位置更新时的位置指向性,增强算法全局搜索能力;同时,将再入轨迹优化问题转化为控制量剖面参数优化问题,采用倾侧角一次翻转策略,利用普朗克公式计算驻点红外辐射,并设计目标函数,利用阻力加速度再入走廊处理路径约束,采用罚函数法将终端约束同目标函数相结合;最后,利用改进的WOA对设计的控制量剖面进行参数寻优,获得使目标函数最优的解。仿真实验表明: 文中改进的WOA能够有效完成全程总红外辐射最小的再入轨迹优化任务,全局搜索能力强,且具有较好的鲁棒性。     

再入环境中的遥测信号软解调研究

PCM/FM遥测形式是飞行器再入遥测中应用较广泛的一种信号体制;针对跟踪目标再入过程中信噪比较低,而传统非相干鉴频法存在门限过高的问题,结合调频遥测信号的相位连续性,研究一种基于基带正交复旋转多符号检测(MSD)的软件化解调方法;通过仿真,验证了该方法可使解调门限有效降低。     

不变结构半弹道式再入飞行器的建模与多模型方法估计

以配平攻角状态再入的不变结构半弹道式再入飞行器(Semi-ballistic reentry vehicle, SBRV)不同于传统的弹道式再入飞行器(Ballistic reentry vehicle, BRV)和机动再入飞行器(Maneuvering reentry vehicle, MaRV), 本文分析了该飞行器再入特征, 提出了新的模型并分析了该模型与传统再入模型间的关系. 对该再入问题的多模型混合状态估计器引入了F-均匀模型集与期望模式补偿(Expected-mode augmentation, EMA)集. 根据SBRV的圆柱体状模式空间的需求, 文中扩展了现有的方法以设计F-均匀模型集, 进而提出一种EMA集的实现形式. 前者在分布最小失配意义下使估计器最优; 后者相比于前者具有更高的估计精度. 仿真结果表明, 相比于传统Monte-Carlo法生成的模型集, 在模型集势相当的情况下这两种模型集对不变结构SBRV再入的初始阶段有更高的模式估计的精度, 在该飞行器状态变化剧烈时有更高的混合状态估计精度.     

似然迭代离差差分滤波算法的机动再入目标状态估计

针对使用离差差分滤波算法对机动再入目标状态估计时,不能充分用到最新量测信息,状态估计误差较低的情况,提出一种新的滤波算法——似然迭代离差差分滤波算法．该算法在二阶离差差分滤波算法的量测更新过程中采用Gauss—Newton方法不断逼近最大后验估计,且使用迭代状态估计值代替状态预测值,修正迭代公式,并使用确保产生的迭代序列向最大似然面移动的迭代终止条件．使用似然迭代离差差分滤波算法估计机动再入目标状态,蒙特卡罗仿真表明,该算法不仅提高了状态估计精度,而且还有很快的收敛速度．