考虑非圆禁飞区的空天飞行器TAEM段轨迹规划方法

doi:10.7527/S1000-6893.2026.32177

Abstract

CLC Number:

V448.2

Figures/Tables 30

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Table 1

Initial states， terminal states and feasible region

状态量	初始状态	终端状态	取值范围
海拔 $h$ / $k m$	35	3
横向位置 $x$ / $k m$	160	106	［0， 200］
纵向位置 $y$ / $k m$	50	130	［0， 200］
速度 $v$ /（ $m ⋅ s - 1$ ）	600	180
航迹倾角 $θ$ /（°）	-1
航向角 $σ$ /（°）	160	90	［0， 360）
攻角 $α$ /（°）	10		［0， 50］
倾侧角 $ν$ /（°）	0	0	［-70， 70］
攻角变化率 $u α$ /（（°）· $s - 1$ ）			［-2， 2］
倾侧角变化率 $u ν$ /（（°）· $s - 1$ ）			［-5， 5］
最大法向过载 $n y, m a x$	2	2

Table 1

Fig.13

Fig.14

Table 2

Simulation results and terminal state error in normal simulation scenario

状态量	TIH-A*算法	伪谱法
计算成本 $t$ /s	23.57	38.81
最大法向过载 $n y, m a x$	2.00	2.00
终端海拔误差 $Δ h$ / $m$	-4.41	-1.26
终端横向误差 $Δ x$ / $m$	-0.04	7.01
终端航向误差 $Δ y$ / $m$	-2.48	-7.85
终端速度误差 $Δ v$ /（ $m ⋅ s - 1$ ）	-0.05	-0.01
终端航向角误差 $Δ σ$ /（°）	-1.37×10^-3	-0.01
终端倾侧角误差 $Δ ν$ /（°）	-3.60×10^-5	0
与禁飞区最短直线距离 $Δ d s a f e$ / $k m$	7.21	9.33

Table 2

Fig.15

Fig.16

Fig.17

Table 3

Simulation results and terminal state error with different initial predicted flight path angles

状态量	最小值	最大值	平均值
计算成本 $t / s$	12.21	149.10	66.24
最大法向过载 $n y, m a x$	2.00	2.00	2.00
终端海拔误差绝对值 $Δ h / m$	1.15	5.38	3.78
终端横向误差绝对值 $Δ x / m$	3.13×10^-4	0.04	0.01
终端航向误差绝对值 $Δ y / m$	0.05	9.24	4.19
终端速度误差绝对值 $Δ v / m ⋅ s - 1$	0.01	0.06	0.04
终端航向角误差绝对值 $Δ σ / °$	1.61×10^-7	1.39×10^-3	3.81×10^-4
终端倾侧角误差绝对值 $Δ ν / °$	4.92×10^-7	2.07×10^-3	5.52×10^-4
与禁飞区最短直线距离 $Δ d s a f e / k m$	6.35	8.11	7.04

Table 3

Table 4

Confidence interval for initial state uncertainty （99.7% confidence level）

状态量	置信区间
海拔 $Δ h / k m$	［-5， 5］
横向位置 $Δ x / k m$	［-80， 80］
纵向位置 $Δ y / k m$	［-80， 80］
攻角 $Δ α / °$	［-5， 5］
速度 $Δ v / m ⋅ s - 1$	［-200， 200］
航迹倾角 $Δ θ / °$	［-19， 1］
航向角 $Δ σ / °$	［-100， 50］
倾侧角 $Δ ν / °$	［-30， 30］

Table 4

Fig.18

Table 5

Simulation results and terminal state error with task parameter uncertainty

状态量	最小值	最大值	平均值
计算成本 $t$ /s	1.75	242.76	35.60
最大法向过载 $n y, m a x$	1.30	2.00	1.80
终端海拔误差绝对值 $Δ h / m$	0.10	6.70	3.24
终端横向误差绝对值 $Δ x / m$	9.67×10^-5	1.31	0.15
终端航向误差绝对值 $Δ y / m$	0.11	9.62	5.04
终端速度误差绝对值 $Δ v / m ⋅ s - 1$	1.10×10^-3	0.07	0.03
终端航向角误差绝对值 $Δ σ / °$	3.51×10^-8	0.04	5.15×10^-3
终端倾侧角误差绝对值 $Δ ν / °$	1.07×10^-7	0.06	7.61×10^-3
与禁飞区最短直线距离 $Δ d s a f e / k m$	1.07	10.43	6.48

Table 5

Fig.19

Table 6

Initial states of TAEM phase trajectory planning with irregular no-fly zones

仿真条件	位姿坐标 $x, y, σ$ / $k m, k m, °$
1	（40，130，280）
2	（40，160，300）
3	（100，40，30）
4	（120，50，160）
5	（150，40，135）
6	（170，180，235）
7	（180，140，210）

Table 6

Fig.20

Table 7

Simulation results and terminal state error with irregular no-fly zones

状态量	最小值	最大值	平均值
计算成本 $t$ /s	6.34	526.34	116.41
最大法向过载 $n y, m a x$	2.00	2.00	2.00
终端海拔误差绝对值 $Δ h / m$	0.55	6.63	3.82
终端横向误差绝对值 $Δ x / m$	3.21×10^-3	0.36	0.18
终端航向误差绝对值 $Δ y / m$	1.48	8.13	5.05
终端速度误差绝对值 $Δ v / m ⋅ s - 1$	5.77×10^-3	0.07	0.04
终端航向角误差绝对值 $Δ σ / °$	2.83×10^-5	0.01	6.78×10^-3
终端倾侧角误差绝对值 $Δ ν / °$	6.12×10^-5	0.02	0.01
与禁飞区最短直线距离 $Δ d s a f e / k m$	0.34	4.11	1.71

Table 7

Fig.A1

Fig.A2

Fig.A3

References 36

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