西北工业大学深圳研究院代洪华获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学深圳研究院申请的专利一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法及相关装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120973025B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511492645.6,技术领域涉及:G05D1/46;该发明授权一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法及相关装置是由代洪华;王远卓;孙冲;岳晓奎设计研发完成,并于2025-10-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法及相关装置在说明书摘要公布了:本申请公开了一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法及相关装置,涉及航空航天制导控制技术领域,该方法包括构建三维质心运动学与动力学模型;该模型的状态向量包括航程、侧向位置、高度、速度、弹道倾角和弹道偏角,控制向量包括攻角、倾侧角和可变构型比;基于三维质心运动学与动力学模型、获取的初始状态向量和终端状态向量,利用启发式优化算法和梯度下降法进行飞行时间优化,得到最终的最优飞行时间;将初始状态向量、终端状态向量和最终的最优飞行时间输入至神经网络模型,得到初始控制历史猜想序列;基于初始控制历史猜想序列,利用同伦法和高斯伪谱法进行轨迹规划求解,得到最优轨迹。本申请显著提升了飞行轨迹的规划精度与计算效率。
本发明授权一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法及相关装置在权利要求书中公布了:1.一种变体临近空间飞行器的轨迹规划方法,其特征在于,所述变体临近空间飞行器的轨迹规划方法包括: 构建变体临近空间飞行器的三维质心运动学与动力学模型;三维质心运动学与动力学模型的状态向量包括航程、侧向位置、高度、速度、弹道倾角和弹道偏角,三维质心运动学与动力学模型的控制向量包括攻角、倾侧角和可变构型比; 获取变体临近空间飞行器的初始状态向量和终端状态向量,并基于三维质心运动学与动力学模型、初始状态向量和终端状态向量,利用启发式优化算法和梯度下降法对变体临近空间飞行器的飞行时间进行优化,得到最终的最优飞行时间; 将初始状态向量、终端状态向量和最终的最优飞行时间输入至神经网络模型,得到初始控制历史猜想序列; 基于初始控制历史猜想序列,利用同伦法和高斯伪谱法对三维质心运动学与动力学模型进行轨迹规划求解,得到最优轨迹,具体包括: 构建同伦函数;同伦函数用于将复杂强非线性轨迹规划问题与简单弱非线性轨迹规划问题相结合,并通过同伦参数控制复杂强非线性轨迹规划问题与简单弱非线性轨迹规划问题之间的转化程度; 根据当前步的同伦参数,确定得到当前需要求解的同伦函数所定义的轨迹规划问题; 利用高斯伪谱法,将当前需要求解的同伦函数所定义的连续轨迹规划问题离散化为当前需要求解的非线性规划问题;离散化的过程包括将时间区间变换至标准区间、在配点上对状态向量和控制向量进行离散以及将三维质心运动学与动力学模型中的动力学微分方程约束转化为代数约束; 基于上一猜想,利用非线性轨迹规划求解器对当前需要求解的非线性规划问题进行求解,得到当前猜想;当前猜想为当前的同伦参数下的状态向量和控制向量;当当前的同伦参数取值为0时,当前猜想为初始控制历史猜想序列; 判断当前步的同伦参数是否为1;若是,则输出当前猜想,并将当前猜想确定为最优轨迹;若否,则基于当前步的同伦参数和预设值,计算得到下一步的同伦参数,并将当前步的同伦参数更新为下一步的同伦参数,返回步骤“根据当前步的同伦参数,确定得到当前需要求解的同伦函数所定义的轨迹规划问题”。
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