[发明专利]一种航天发射火箭落点预测系统

权利要求书

1.一种航天发射火箭落点预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立火箭残骸动力学模型：

通过建立与落区环境具体环境相符合，适用于火箭残骸坠落过程的火箭残骸动力学模型，获得火箭残骸落点范围，为火箭残骸落点预测提供基础；

S101、基于实测弹道的分离点状态分析：

接收基地各类遥外测数据，通过设置数据检择标准，对数据进行预处理；根据遥测提供的火箭分离时间，利用数值分析方法，从实测数据中获取较为精确的火箭位置、速度信息，为火箭残骸落点预测提供较为精确的初始状态；通过对历史任务数据进行对比，综合分析可能获取的各测控设备信息，依据数据精度和可靠性，制定可行的数据选取判断准则；结合历次试验任务的事后数据处理结果，重点分析分离点时间附近测量数据中速度信息的变化情况，提高分离点状态信息的精确度；

S102、建立飞行环境数学模型：

首先估算火箭残骸飞行范围，确定火箭残骸落区范围，在标准大气模型的基础上，再结合火箭残骸落区的实际地理特点和及时气象条件，然后便可获得相应的飞行环境数学模型，最终得出火箭残骸在坠落过程中不同时刻受到的气动影响状况；模型研究内容包括大气密度、压力、温度、湿度以及空气流动速度等参数随高度的分布情况，重点是空气密度变化趋势和风速的变化趋势；

S103、火箭残骸气动特性分析：

通过构建火箭及火箭残骸三维模型后，对其表面进行网格划分，在火箭残骸圆柱形表面，采用四边形的结构性网格，在火箭残骸头部，采用三角形网格进行划分，对于发动机喷管部分，则按照非结构性网格进行划分；预先估算火箭残骸大致气动特性，模拟火箭残骸坠落过程，得到较为合理的落点后，根据仿真过程得出火箭残骸在不同马赫数时的飞行环境，并用该参数作为气动特性计算的条件，在多个状态下利用三维可压缩非定常欧拉方法，进行气动特性数据进行数值工程估算，最终获得气动特性参数；

S104、建立火箭残骸动力学模型：

以分离点状态分析、飞行环境数学模型、火箭残骸气动特性分析为基础，通过研究火箭火箭残骸下落过程中经过的主要空间环境，从落区的实际情况和火箭残骸的具体特点出发，主要研究坠落过程中受到的重力、空气动力、离心惯性力和科氏惯性力变化情况，重点考虑分离点状态、火箭残骸分离扰动、风干扰、大气参数偏差、火箭残骸气动偏差等参数对火箭残骸轨迹的影响，建立与落区具体环境相符合，适用于火箭残骸坠落过程的动力学模型；利用四阶龙哥库塔方法求解动力学运动方程，通过严密的数学模型分析对火箭残骸坠落过程中的状态变化；基于多次理论弹道和实际测量弹道数据，仿真计算理论落点和实际落点，验证模型的正确性；

S2、分析落点影响因素及误差：

对步骤S1中获得火箭残骸落点范围进行误差分析，通过建立数学仿真模型，确定制导误差、再入误差和引力异常误差对落点的影响范围；通过比较计算数据和实际数据，确定后效误差对落点的影响范围；

S3、根据步骤S1的火箭残骸落点范围和步骤S2中的误差对落点影响分析，完成火箭残骸落区预报。