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一种飞行器突防轨迹优化方法及系统 

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申请/专利权人:北京航空航天大学

摘要:本发明涉及一种飞行器突防轨迹优化方法及系统。该方法包括根据飞行器HGV的运动参数确定HGV的三维运动方程以及控制约束;根据目标区域、HGV的三维运动方程、控制约束以及HGV的预期航迹角和预期航向角构建HGV的突防轨迹优化问题;利用凸化方法将所述HGV的突防轨迹优化问题转化为二阶锥规划问题;根据所述二阶锥规划问题,采用变信赖域序列二阶锥规划确定HGV的突防轨迹。本发明能够解决两个拦截弹的突防轨迹优化问题。

主权项:1.一种飞行器突防轨迹优化方法,其特征在于,包括:根据飞行器HGV的运动参数确定HGV的三维运动方程以及控制约束;所述运动参数包括:HGV的飞行高度、HGV在地面上的坐标位置、HGV的速度、HGV的速度矢量的航迹角和航向角、HGV的迎角和倾侧角、HGV的升力和阻力以及HGV的质量;所述控制约束为HGV的攻角和倾侧角速率的约束;根据目标区域、HGV的三维运动方程、控制约束以及HGV的预期航迹角和预期航向角构建HGV的突防轨迹优化问题;利用凸化方法将所述HGV的突防轨迹优化问题转化为二阶锥规划问题;根据所述二阶锥规划问题,采用变信赖域序列二阶锥规划确定HGV的突防轨迹;所述根据飞行器HGV的运动参数确定HGV的三维运动方程以及控制约束,具体包括:利用公式确定HGV的三维运动方程;利用公式确定控制约束;其中,h为HGV的飞行高度,xp和yp分别为HGV在地面上的坐标位置,v为HGV的速度,θ和ψ分别为HGV的速度矢量的航迹角和航向角,α和σ为HGV的分别为迎角和倾侧角,L和D分别为HGV的升力和阻力,g是重力加速度,m为HGV质量,αmin和αmax分别为HGV的迎角的最小值和最大值,σmax为HGV的航向角的最大值;所述根据目标区域、HGV的三维运动方程、控制约束以及HGV的预期航迹角和预期航向角构建HGV的突防轨迹优化问题,具体包括:利用公式将HGV的三维运动方程进行转化;HGV的突防轨迹优化问题为: 其中,J为目标函数,为控制量,x=[h,xp,yp,v,θ,ψ,σ]T为状态量,t为时间,x0为初始状态量,t0为初始时间,cθ为常数,cθ>0,θex和ψex分别为预期航迹角和预期航向角,xpf为xp在终端时间tf的值,ypf为yp在终端时间tf的值;所述根据所述二阶锥规划问题,采用变信赖域序列二阶锥规划确定HGV的突防轨迹,具体包括:根据HGV和两个拦截弹的初始位置确定HGV的期望航向角和期望航迹角;设置k=0;选择初始轨迹x0,u0并确定参数l1和l2;在k+1次迭代中,根据上一次迭代的结果xk,uk确定二阶锥规划问题;利用原对偶内点法求解二阶锥规划问题,确定解xk+1,uk+1;利用公式判断是否满足迭代停止条件;若满足,则确定最优解为xk+1,uk+1;若不满足,则设置k=k+1,并根据公式δ=sgmkδ0更新信赖域,并返回然后返回所述设置k=0;选择初始轨迹x0,u0并确定参数l1和l2的步骤;其中,式中是常量向量,δ0为初始信赖域半径,δ为更新后的信赖域半径。

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