多滑翔飞行器时间协同轨迹快速规划

作     者：刘哲 陆浩然 郑伟 闻国光 王奕迪 周祥 LIU Zhe;LU Haoran;ZHENG Wei;WEN Guoguang;WANG Yidi;ZHOU Xiang

作者机构：国防科技大学空天科学学院长沙410073 北京宇航系统工程研究所北京100076 北京交通大学理学院北京100093 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第11期

页      面：310-324页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 

主　　题：再入轨迹规划 时间协同 凸优化 罚函数 信赖域 

摘      要：从高超声速飞行器集群探测-打击-评估一体化任务需求出发,针对多滑翔飞行器时间协同再入轨迹规划问题进行研究,提出集群再入的协同形式及轨迹规划方案,基于改进序列凸化算法解决了再入总飞行时间的精确控制问题,从而实现滑翔段时间协同。首先,给出了滑翔飞行器集群的协同策略,将求解模型转化为协同时间的确定、协同时间约束下的轨迹规划子问题。将模型中的时间项误差等加入罚函数,提高了协同轨迹求解可行性。引入飞行路径角预设剖面作为软约束,并通过罚函数与信赖域自适应调整,以避免轨迹求解时的振荡问题,提高了序列凸化算法的收敛性。以CAV-H飞行器模型为例验证了算法的有效性,仿真结果表明,所提算法对初值的敏感性低,求解得到的再入总时间可调范围与伪谱法一致,轨迹规划结果的平滑性及计算时间均优于伪谱法。