[发明专利]一种高超声速临近空间飞行器航迹跟踪方法

权利要求书

1.一种高超声速临近空间飞行器航迹跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据高超声速临近空间飞行器在巡航段所受到的地球万有引力、气动阻力和气动升力，建立高超声速临近空间飞行器在巡航段的运动模型；

其中，所述步骤1的具体子步骤为：

(1.1)高超声速临近空间飞行器在巡航段所受到的地球万有引力F_g、气动阻力C_x和气动升力C_y的表达式分别为：

$F_g=\frac{GMm}{r^2}$

$C_x=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2{C}_D{S}_M$

$C_y=\frac{1}{2}{\mathrm{\ρv}}^2{C}_L{S}_M$

其中，G为万有引力常量，M为地球质量，m为飞行器质量，r为地球质心到飞行器质心的距离矢量；ρ为大气密度，v为高超声速临近空间飞行器在巡航段的速度，S_M为高超声速临近空间飞行器的有效参考面积，C_D为高超声速临近空间飞行器的阻力系数，C_L为高超声速临近空间飞行器的升力系数；

(1.2)建立二维直角坐标系，在二维直角坐标系中，y方向为竖直向上方向，x方向与水平面平行；

得出高超声速临近空间飞行器在巡航段时在x方向的受力F_X、以及高超声速临近空间飞行器在巡航段时在y方向的受力F_Y的表达式：

$F_X=C_{y}cos(\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ})+C_{x}cos(\mathrm{\π}+\mathrm{\θ})$

$F_Y=C_{y}cos\left(\mathrm{\θ}\right)+C_{x}cos(\frac{\mathrm{\π}}{2}+\mathrm{\θ})-F_g$

其中，θ为飞行器速度方向和x轴正向的夹角；

根据高超声速临近空间飞行器在巡航段时在x方向的受力F_X、以及高超声速临近空间飞行器在巡航段时在y方向的受力F_Y，建立以下高超声速临近空间飞行器在巡航段的运动模型：

${\stackrel{\·\·}{S}}_x=\frac{1}{2m}{\mathrm{\ρS}}_M\sqrt{{{\stackrel{\·}{S}}_x}^2+{{\stackrel{\·}{S}}_y}^2}(-C_L{\stackrel{\·}{S}}_y-C_D{\stackrel{\·}{S}}_x)$

${\stackrel{\·\·}{S}}_y=\frac{1}{m}\[\frac{1}{2}{\mathrm{\ρS}}_M\sqrt{{{\stackrel{\·}{S}}_x}^2+{{\stackrel{\·}{S}}_y}^2}(C_L{\stackrel{\·}{S}}_x-C_D{\stackrel{\·}{S}}_y)-F_g\]$

$\begin{array}{cccc}{\stackrel{\·\·}{S}}_x=\frac{d^2{S}_x}{{\mathrm{dt}}^2}& {\stackrel{\·\·}{S}}_y=\frac{d^2{S}_y}{{\mathrm{dt}}^2}& {\stackrel{\·}{S}}_x=\frac{{\mathrm{dS}}_x}{dt}& {\stackrel{\·}{S}}_y=\frac{{\mathrm{dS}}_y}{dt}\end{array}$

其中，S_x表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在x方向的位移，S_y表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在y方向的位移；表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在x方向的速度，表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在x方向的加速度；表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在y方向的速度，表示高超声速临近空间飞行器在巡航段时在y方向的加速度；

步骤2，根据高超声速临近空间飞行器在再入段所受到的地球万有引力、气动阻力、气动升力和发动机控制力，建立高超声速临近空间飞行器在再入段的运动模型；

步骤3，利用雷达获取高超声速临近空间飞行器在再入段和巡航段的回波数据，根据高超声速临近空间飞行器在再入段和巡航段的回波数据，得出高超声速临近空间飞行器在再入段和巡航段的航迹；在高超声速临近空间飞行器在再入段和巡航段的航迹中，将不符合高超声速临近空间飞行器运动模型的点迹去除，高超声速临近空间飞行器运动模型包括高超声速临近空间飞行器在巡航段的运动模型和高超声速临近空间飞行器在再入段的运动模型。