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申请/专利权人：中国人民解放军63629部队

摘要：本发明涉及一种面向返回式航天器测量任务无人机实时在线航迹规划方法，以无人机飞行性能和飞行限制区域为约束，以实时动态跟踪航天器返回舱为核心目标，充分考虑航迹规划方法的实时性的同时，规划出跟踪返回舱的无人机飞行航迹，将无人机的机动作业特性和探测载荷有机结合起来，尽可能提升对返回舱的跟踪覆盖率。应用该方法后，实现与现有保障航天器返回舱跟踪任务的陆基测控系统协同作业，构建的搜救信息网络，有效解决单纯依靠陆基测控系统时现有搜救信息网络产生的低仰角测量性能较差，对航天器返回舱着陆段的测控覆盖能力不足的问题。确保搜救信息网络能够为着陆搜救态势的精准研判提供全程连续的直观图像信息，有助于高效完成搜救回收任务。

主权项：1.一种面向返回式航天器测量任务无人机实时在线航迹规划方法，其特征在于步骤如下：步骤1、初始配置数据：无人机预定跟踪弧段内的返回舱的预测弹道点Ψ＝{L,B,H}，L、B、H分别表示返回舱在WGS84系下的经度、纬度和高度；弹道点之间的时间间隔t；无人机光学传感器的探测范围边界：包括最大探测距离ρmax、水平探测范围Φmim,Φmax、垂直探测范围Θmim,Θmax；将经纬坐标变换到XY横纵坐标，采用飞机速度v作为定值修正式： 其中，b0和l0分别表示纬度和经度的参考点，b和l分别表示纬度和经度,x和y分别表示横坐标和纵坐标；步骤2、计算初始航迹点：飞机初始点的弹道起始点为G0＝x0,y0，终点为GN＝xN,yN,飞机航迹规划的起始点为： 其中：θ为弹道点连线的中垂线与横坐标轴的相对角度；步骤3：计算后续航迹点：以初始点为始发点，当前速度方向为步进方向，以无人机平均飞行速度为步长向前拓展一步，得到第二个航迹点，后续采用“三进制”采样法确定航迹点；在原有飞行速度方向的α、0、-α三个夹角方向确定三个待选点；确定最优航迹点的总的代价函数Cost：Cost＝Costp+Coste+Costd计算出每个待选航迹点对应的代价函数，结果最小者对应的航迹点即为最优航迹点： 所述Costd为禁飞区约束航迹点的代价函数：式中dobs表示待选航迹点与障碍物的距离，D0表示预测距离，u·表示阶跃函数；当待选航迹点距离障碍物小于预测距离D0时，设置代价函数为激活状态进行航迹优化，否则代价函数为休眠状态：所述Costp为光学传感器的方位覆盖范围约束航迹点的代价函数： 其中：opt·为传感器探测范围内的增益最大方向；待选航迹点与返回舱方位角为θ；所述Coste为光学传感器的俯仰覆盖范围约束航迹点的代价函数： 其中：待选航迹点不存在横滚角时，与返回舱俯仰角为步骤4：稀疏航迹点：遍历完整条航迹稀疏航迹点：若相邻三点的转弯半径小于3倍的最小转弯半径R,则删去三点中间的一点，使得航迹整体稀疏化，相邻三点的转弯半径增大；直线处按照预定的直线稀疏率选取下一个航迹点，若相邻三点形成的转弯半径小于3倍的最小转弯半径R，则采用曲线稀疏率选取下一个航迹点，以此循环直到遍历完整条航迹；稀疏避障：从航迹起始点采用直线稀疏率查找航迹点作为稀疏预选点，将预选点与上一个点连线，若连线经过障碍物，则说明此预选点不满足避障要求，则从此预选点向前步进搜索，直到搜索到满足避障要求的航迹点，该航迹点作为确定稀疏点；再从确定的稀疏点出发循环以上过程，遍历完整条航迹，则所有确定稀疏点组成一条新的航迹，此航迹为稀疏后的航迹完成在线航迹规划。

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