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3种六自由度动力下降凸优化制导方法 被引量:1
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作者 王驰 刘伟 高扬 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1292-1303,共12页
飞行器动力下降软着陆的一个关键技术在于实时求解六自由度(6-DoF)动力下降制导问题,该问题可以描述为多约束条件下的燃料最省轨迹优化问题。选取飞行时间、时间替代变量、轨迹高度3种自变量建立3种优化模型,将原始轨迹优化问题转化为... 飞行器动力下降软着陆的一个关键技术在于实时求解六自由度(6-DoF)动力下降制导问题,该问题可以描述为多约束条件下的燃料最省轨迹优化问题。选取飞行时间、时间替代变量、轨迹高度3种自变量建立3种优化模型,将原始轨迹优化问题转化为序列凸优化可解形式进行迭代求解,形成了3种在线制导方法。比较3种制导方法在收敛性、实时性、最优性及求解精度上的差异,结果表明:3种制导方法均能求解六自由度动力下降问题;自变量为飞行时间的制导方法计算时间最短且燃料消耗最少,但需要预先确定动力下降飞行时间;基于其余2类自变量的制导方法能够优化动力下降飞行时间,但均为次优解,且计算时间显著增加;相同离散点数量下3种方法的求解精度相近。若采用序列凸优化作为动力下降在线制导方案,如何确定最优飞行时间、逼近燃料最优解及进一步缩短计算时间等仍有待深入研究。 展开更多
关键词 六自由度 动力下降 自主制导 凸优化 最优飞行时间
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基于混合优化的运载器大气层内上升段轨迹快速规划方法 被引量:11
2
作者 崔乃刚 黄盘兴 +2 位作者 路菲 黄荣 韦常柱 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1915-1923,共9页
针对运载器大气层内的最优轨迹快速规划问题,提出一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合的混合优化方法。首先,基于最优控制问题的一阶必要条件,将运载器大气层内的三维最优上升问题转化为Hamiltonian两点边值问题;然后,采用直... 针对运载器大气层内的最优轨迹快速规划问题,提出一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合的混合优化方法。首先,基于最优控制问题的一阶必要条件,将运载器大气层内的三维最优上升问题转化为Hamiltonian两点边值问题;然后,采用直接法中能以较少的节点获得较高求解精度的Gauss伪谱法进行求解,提高算法的求解效率;最后,采用真空解析解初值及密度同伦技术,解决初值猜测与算法收敛困难的问题。仿真结果表明,混合优化算法能够准确、快速地对运载器大气层内的最优上升轨迹问题进行求解,并在计算精度与效率上均优于间接法,可应用于运载器的轨迹在线规划与闭环制导。 展开更多
关键词 运载器 大气层内 轨迹规划 间接法 GAUSS伪谱法 混合优化
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基于反预警的反拦截中段规避突防策略 被引量:9
3
作者 周啟航 刘延芳 +1 位作者 齐乃明 闫俊丰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期177-189,共13页
为了充分挖掘多脉冲机动突防的潜力,提高弹道导弹中段机动突防能力,提出一种基于反预警的反拦截中段规避突防策略。首先,分别以脉冲点火点及点火间隔为搜索节点与步长,视敌方拦截系统为威胁源并转化为航迹规划中的约束条件,将多脉冲弹... 为了充分挖掘多脉冲机动突防的潜力,提高弹道导弹中段机动突防能力,提出一种基于反预警的反拦截中段规避突防策略。首先,分别以脉冲点火点及点火间隔为搜索节点与步长,视敌方拦截系统为威胁源并转化为航迹规划中的约束条件,将多脉冲弹道的设计问题转化成无人机避障航迹的规划问题。然后,在综合考虑敌方探测系统延迟和拦截系统部署及性能的基础上,选取最优的脉冲点火参数。最后,研究了脉冲增量和探测系统延迟对多脉冲规划的影响。仿真结果表明:所提出的突防策略通过多脉冲机动增加敌方预测误差,使其不能收敛与准确预警,当敌方的预测误差收敛且准确预警时,导弹却处于其拦截范围之外,无法进行拦截;能根据获取的最新战场信息,在线下60s内设计出一条多脉冲突防弹道。此外,还能根据任务的需求,提高(降低)导弹的飞行高度、平均飞行速度,缩短(增加)20%~35%的飞行时间。 展开更多
关键词 弹道导弹 多脉冲 威胁源 避障航迹规划 弹道设计 机动突防
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载人运载火箭惯性器件冗余管理中的精度控制技术 被引量:4
4
作者 周涛 施国兴 +1 位作者 胡海峰 宁尧 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期59-64,共6页
运载火箭控制系统通过惯性器件冗余信息进行故障检测以提高系统可靠性,还可对惯组冗余信息采用信息融合技术以提高火箭入轨精度。以中国现役载人运载火箭控制系统双七表捷联惯组冗余设计为例,研究惯性器件冗余管理中的精度控制技术,提... 运载火箭控制系统通过惯性器件冗余信息进行故障检测以提高系统可靠性,还可对惯组冗余信息采用信息融合技术以提高火箭入轨精度。以中国现役载人运载火箭控制系统双七表捷联惯组冗余设计为例,研究惯性器件冗余管理中的精度控制技术,提出了基于惯性冗余信息故障诊断和信息融合的精度控制技术,并以其他火箭实际飞行故障案例进行仿真分析。仿真结果表明,提出的惯性器件冗余管理中的精度控制技术能有效判别故障信息,提高火箭入轨精度。 展开更多
关键词 冗余管理 故障诊断 信息融合 入轨精度
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重复使用单级月面着陆与上升器方案设计与制导 被引量:2
5
作者 李扬 张烽 +2 位作者 汪小卫 刘丙利 郝宇星 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第5期512-520,共9页
通过多方案对比分析,提出了一种采用水平姿态垂直着陆的重复使用氢氧动力单级月面着陆与上升飞行器方案,并针对飞行器制动段推进剂消耗量较大、精度低的问题,提出单级月面着陆与上升飞行器凸优化制导方法,进行了凸优化问题建模及仿真、... 通过多方案对比分析,提出了一种采用水平姿态垂直着陆的重复使用氢氧动力单级月面着陆与上升飞行器方案,并针对飞行器制动段推进剂消耗量较大、精度低的问题,提出单级月面着陆与上升飞行器凸优化制导方法,进行了凸优化问题建模及仿真、影响因子分析。研究结果表明,所提单级月面着陆与上升飞行器方案系统简单可靠,可以适应新一代载人运载火箭运载能力要求;所提单级月面着陆与上升飞行器凸优化制导方法应用在水平姿态垂直着陆制动段具有较好的任务适应性,可在满足着陆姿态、位置精度等多约束下获得推进剂消耗量优化结果。重复使用单级氢氧月面着陆与上升器方案应用到环月轨道与月面往返的重复使用运载任务中,可拓展提供轨道间运输+月球表面运输的一体化运载工具,工程效费比高,为未来大规模地月空间探索与开发提供全新的运输系统解决思路。 展开更多
关键词 重复使用 单级 月面着陆与上升飞行器 水平姿态 凸优化
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导弹拦截H∞鲁棒制导律设计 被引量:1
6
作者 王洪强 方洋旺 +1 位作者 伍友利 尹洪武 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第1期45-48,共4页
针对导弹在目标拦截过程中的特点,以H∞控制理论为基础,应用Lya-punov函数稳定性的分析方法设计了寻的导弹鲁棒制导律。该制导律中将目标机动看作系统的有界外部扰动,导弹的法向加速度作为控制输入,通过参数设置导弹的弹道性能,不需要... 针对导弹在目标拦截过程中的特点,以H∞控制理论为基础,应用Lya-punov函数稳定性的分析方法设计了寻的导弹鲁棒制导律。该制导律中将目标机动看作系统的有界外部扰动,导弹的法向加速度作为控制输入,通过参数设置导弹的弹道性能,不需要对目标机动信息进行估计并且避免了复杂的Hamilton-Jacobi不等式的求解。仿真结果表明此制导律具有较好的鲁棒性和拦截效果,对外部扰动起到了很好的抑制作用。 展开更多
关键词 H∞控制 制导律 鲁棒性 LYAPUNOV函数
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航天器的自主导航技术 被引量:10
7
作者 潘科炎 《航天控制》 CSCD 北大核心 1994年第2期18-27,共10页
本文首先总结航天器自主导航技术的发展史,在此基础上分折了目前几种候选的自主导航系统,对比了它们的性能和优缺点。然后介绍了自主导航技术及系统组成规律。着重介绍了载人飞船自主导航系统的组成,自主导航的算法。最后提出了发展... 本文首先总结航天器自主导航技术的发展史,在此基础上分折了目前几种候选的自主导航系统,对比了它们的性能和优缺点。然后介绍了自主导航技术及系统组成规律。着重介绍了载人飞船自主导航系统的组成,自主导航的算法。最后提出了发展我国飞船自主导航系统的建议。 展开更多
关键词 航天器 自主导航 导航系统
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一种基于大气层外解析动力学模型的最优迭代制导方法 被引量:5
8
作者 郑旭 高长生 +1 位作者 陈尔康 荆武兴 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1093-1100,共8页
固体火箭在实际飞行过程中其发动机参数会产生较大的摄动偏差,而传统的摄动制导很难保证较高的制导精度,甚至会发散。另外,采用动力学数值积分的显式制导算法进行实时计算又会带来较大的计算量,从而难以满足实际飞行的要求。针对这一问... 固体火箭在实际飞行过程中其发动机参数会产生较大的摄动偏差,而传统的摄动制导很难保证较高的制导精度,甚至会发散。另外,采用动力学数值积分的显式制导算法进行实时计算又会带来较大的计算量,从而难以满足实际飞行的要求。针对这一问题,提出了一种基于大气层外解析动力学模型的最优迭代制导方法。首先在大气层外推导了解析动力学模型,然后基于Pontryagin极大值原理推导了最省燃料的推力控制方法,以共轭状态向量和飞行时间为迭代变量给出了带有多种终端约束的迭代制导算法。仿真分析了发动机参数和火箭初始状态在最大正偏差以及最大负偏差情况下迭代制导精度,并进行了蒙特卡罗打靶仿真。仿真结果表明,提出的基于大气层外解析动力学模型的迭代制导算法计算时间少、制导精度高、鲁棒性强,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 固体火箭 迭代制导方法 解析解 极大值原理 蒙特卡罗打靶
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无动力无人机进场阶段三维Dubins路径跟踪方法 被引量:6
9
作者 黄得刚 章卫国 杨立本 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期629-637,共9页
针对无人机进场阶段失去推力后,如何使其跟踪一条给定进场路径这一特殊情况,提出了一种3维Dubins路径跟踪方法,该方法首先利用Dubins曲线解决无人机故障位置任意性及其路径求解实时性高的路径规划问题;然后为了跟踪所生成的3维Dubins路... 针对无人机进场阶段失去推力后,如何使其跟踪一条给定进场路径这一特殊情况,提出了一种3维Dubins路径跟踪方法,该方法首先利用Dubins曲线解决无人机故障位置任意性及其路径求解实时性高的路径规划问题;然后为了跟踪所生成的3维Dubins路径,设计了一种基于切换平面的自适应非线性制导方法,其中切换平面用来解决圆弧制导与直线制导之间的过渡问题,而自适应规则降低横纵向制导律之间的相互影响,从而提高了系统的跟踪精度。最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 无动力 Dubins路径 自适应 非线性制导 切换平面 无人机
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一种新的星敏感器导航星表制备方法研究 被引量:4
10
作者 周浩 刘光斌 刘朝山 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第32期9777-9781,共5页
采用星等阈值法制备导航星表,存在导航星分布不均匀的问题,影响航天器姿态解算精度。利用SKY2000星表,采用基于类赤经-赤纬对天球分区的方法,将天球划分为3600个3°×3°的子区域,对存储在每个子区域内的恒星进行特定规则... 采用星等阈值法制备导航星表,存在导航星分布不均匀的问题,影响航天器姿态解算精度。利用SKY2000星表,采用基于类赤经-赤纬对天球分区的方法,将天球划分为3600个3°×3°的子区域,对存储在每个子区域内的恒星进行特定规则的筛选。实验表明,利用该方法得到的导航星表,导航星数量少,分布均匀性好,并且可以通过改变子区域的大小,满足不同星敏感器的要求。 展开更多
关键词 星敏感器 导航星表 星等过滤 天球分区
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火箭着陆制导的二阶皮卡切比雪夫牛顿类方法 被引量:1
11
作者 唐婧媛 苟永杰 +1 位作者 马洋洋 泮斌峰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期98-107,共10页
针对火箭一子级着陆问题,提出一种基于二阶皮卡-切比雪夫-牛顿类算法的制导方法。基于动力学方程的自然二阶皮卡迭代格式及切比雪夫多项式,将连续时间动力学方程进行离散化处理;将考虑终端约束的着陆问题转化为关于终端约束函数的非线... 针对火箭一子级着陆问题,提出一种基于二阶皮卡-切比雪夫-牛顿类算法的制导方法。基于动力学方程的自然二阶皮卡迭代格式及切比雪夫多项式,将连续时间动力学方程进行离散化处理;将考虑终端约束的着陆问题转化为关于终端约束函数的非线性最小二乘问题,并采用高斯-牛顿方法求解该问题;在此基础上,在高斯-牛顿法的迭代过程中引入投影方法,实现推力的不等式约束。基于上述算法设计闭环制导并完成着陆段数值仿真。仿真结果表明,该制导方法具有较好的终端精度及计算效率。 展开更多
关键词 火箭垂直着陆 皮卡迭代 高斯-牛顿法
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最小阶时分滤波器及其在运载体对准中的应用
12
作者 郭素云 宋永刚 +1 位作者 田自耘 魏绍义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期90-93,72,共5页
设计一种时分降低滤波器用来进行运载体惯导系统的动态对准和传递对准。假定运载体惯导系统为已标定的。在运载体水平直线运动的短时间内,两个二阶滤波器以时分工作方式估计平台水平失调角。在消除水平失调角后,运载体在垂直与当地垂... 设计一种时分降低滤波器用来进行运载体惯导系统的动态对准和传递对准。假定运载体惯导系统为已标定的。在运载体水平直线运动的短时间内,两个二阶滤波器以时分工作方式估计平台水平失调角。在消除水平失调角后,运载体在垂直与当地垂线的水平面内机动,此时用一个三阶(或四阶)滤波器来估计方位失调角。另外,在本文中给出该滤波器的数据压缩算法,来提高估计精度。 展开更多
关键词 动基座对准 时分滤波器 运载体 惯性导航系统
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基于小波变换与压缩感知的脉冲星TOA估计 被引量:6
13
作者 由四海 王宏力 +2 位作者 冯磊 何贻洋 许强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期276-282,共7页
脉冲星导航是一种新型的自主式导航。为提高其精度与实时性,提出一种小波变换与压缩感知结合的脉冲星到达时间(Time of Arrival,TOA)估计的方法。该方法对标准脉冲轮廓使用小波变换构造多级冗余字典,通过信号恢复算法估计出实际脉冲星的... 脉冲星导航是一种新型的自主式导航。为提高其精度与实时性,提出一种小波变换与压缩感知结合的脉冲星到达时间(Time of Arrival,TOA)估计的方法。该方法对标准脉冲轮廓使用小波变换构造多级冗余字典,通过信号恢复算法估计出实际脉冲星的TOA。该方法的算法复杂度低于传统的TOA估计方法,并且随着脉冲星信号周期内bin数量的增加,算法的实时性越好。该方法改变了传统的先去噪再估计TOA的思路,其可以嵌入到信号去噪的过程中,还可以和小波去噪的阈值处理并行计算。仿真结果显示文中方法耗时分别为两种传统TOA估计方法的0.87%和21.35%,并且随着数据时长的缩短,文中方法的TOA估计精度的相对优势越发明显。该方法不但可以提高TOA估计精度,而且降低了对数据时长的依赖。 展开更多
关键词 导航 TOA估计 小波变换 压缩感知 多级冗余字典
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基于改进二阶优化器并行学习的弹道导弹神经网络落点预测方法 被引量:5
14
作者 任乐亮 鲜勇 +3 位作者 李少朋 雷刚 伍薇 李冰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期227-245,共19页
针对弹道导弹大机动突防后精确制导面临的落点预测需求,提出了一种基于改进二阶优化器学习的神经网络落点预测方法。基于椭圆弹道理论对当前飞行状态的落点进行预测,再求解与真实落点的偏差,并对偏差量进行解耦处理,进而构建了以飞行状... 针对弹道导弹大机动突防后精确制导面临的落点预测需求,提出了一种基于改进二阶优化器学习的神经网络落点预测方法。基于椭圆弹道理论对当前飞行状态的落点进行预测,再求解与真实落点的偏差,并对偏差量进行解耦处理,进而构建了以飞行状态量为输入、以偏差量为输出的样本集,大幅降低了神经网络学习难度。为提高神经网络预测精度,采用3个神经网络分别预测偏差量的3个分量;利用矩阵分块运算法则建立了适用于多GPU并行的改进Levenberg-Marquardt优化器,缩短了网络学习时间且降低了对GPU显存的需求量。设计了详细的仿真实验对该方法的优势和计算复杂度进行了分析,仿真结果表明,落点预测模型的学习难度小,预测精度高,实时性好。在训练集和测试集所含869320个样本中,3σ预测误差为4.97m;在含2块GPU的学习环境中,学习耗时缩短约49.18%;在STM32F407单片机上,落点预测耗时为2.585 ms,能够为制导算法设计提供支撑,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 弹道导弹 大机动突防 落点预测 神经网络 并行学习 椭圆弹道 单片机
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基于MEMS的组合导航系统在制导炸弹中的应用 被引量:1
15
作者 王榕 林忠贤 雷科 《科学技术与工程》 2009年第23期7254-7256,7279,共4页
武器系统低成本化的研究和发展对降低装备费用支出有着重要意义。航空制导炸弹核心部件是惯性测量组件,其费用在制导炸弹中占有很高的比例,采用不同的惯性组件对制导炸弹的成本影响很大。建立了组合导航系统的误差模型,采用紧耦合组合方... 武器系统低成本化的研究和发展对降低装备费用支出有着重要意义。航空制导炸弹核心部件是惯性测量组件,其费用在制导炸弹中占有很高的比例,采用不同的惯性组件对制导炸弹的成本影响很大。建立了组合导航系统的误差模型,采用紧耦合组合方式,对GPS正常工作以及GPS受干扰情况下的弹道进行了仿真比较,结果表明采用MEMS的惯性测量组件既可以满足制导精度要求又可以降低成本。 展开更多
关键词 组合导航 脱靶量 微惯性测量单元 紧耦合
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航天器自主运行控制与智能信息处理技术 被引量:1
16
作者 李智斌 李果 《控制工程(北京)》 2003年第6期8-15,共8页
在阐述航天器自主运行满足任务要求、提高系统性能、降低运行成本等方面作用的基础上,从系统的体系结构出发,按照分层递阶型、包容型、混合型三种基本形式和多智能体结构的复杂形式,分别讨论对一般轨道飞行航天器、多个航天器所组成的... 在阐述航天器自主运行满足任务要求、提高系统性能、降低运行成本等方面作用的基础上,从系统的体系结构出发,按照分层递阶型、包容型、混合型三种基本形式和多智能体结构的复杂形式,分别讨论对一般轨道飞行航天器、多个航天器所组成的空间网络、以月球车为代表的星球表面探测系统和空间机器人等几类不同对象进行自主运行控制的特点,最后论述自主运行控制对智能信息处理技术的基本需求并提出有关的关键技术。 展开更多
关键词 航天器 自主运行控制 智能信息处理 AGENT 多智能体结构 星球表面探测系统 空间机器人 地面遥测遥控
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精密制导导引头技术 被引量:1
17
作者 T.Gorde Hame 周颐 张平 《航空兵器》 1989年第1期36-41,55,共7页
本报告叙述了用于自主截获目标武器的导引头技术的发展近况。首先,讨论了红外导引头的基本设计方法,介绍了对干扰和非目标具有识别能力的双色红外寻的导引头,并提供了外场测试的结果,表明了它在各种不同的战场条件下自主性能所达到的水... 本报告叙述了用于自主截获目标武器的导引头技术的发展近况。首先,讨论了红外导引头的基本设计方法,介绍了对干扰和非目标具有识别能力的双色红外寻的导引头,并提供了外场测试的结果,表明了它在各种不同的战场条件下自主性能所达到的水平。其次,描述了适合于用在小口径导弹、炸弹及遥控飞行器上的毫米波导引头,展示了工作在35GHz和140GHz频率的试验样机。最后,从对付不可预料的实际战场条件变化的角度,介绍了多模末制导的两个概念,并做了实验性的测试。还讨论了共用口径的毫米波/双色红外导引头,这种导引头把140GHz的传感器与一个双色中红外传感器结合起来,具有最佳的战场性能。为了用于对防空系统的压制,对被动毫米波/红外导引头试验样机也进了行讨论。 展开更多
关键词 导引头 战术导弹 精密制导
全文增补中
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