本发明公开了一种飞行器的飞行轨迹指令的确定方法和装置，所述方法包括：根据制导系统提供的飞行器的待飞航程，计算出飞行器的速度指令参数Vcx；根据制导系统提供的飞行器的飞行速度，计算出飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数高度指令参数Hcx、倾角指令参数根据计算出的各指令参数生成飞行器的飞行轨迹指令，发送给飞行器的控制系统。本发明可根据飞行器的飞行速度和待飞航程，快速给出飞行器的飞行轨迹指令，有利于对飞行器的制导控制。
1.一种飞行器的飞行轨迹指令的确定方法，其特征在于，包括：根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx；
根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数根据计算出的各指令参数生成所述飞行器的飞行轨迹指令，发送给所述飞行器的控制系统。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx，具体包括：根据如下公式1计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx： (公式1)
其中，Stogo为所述飞行器的待飞航程，al,bl,cl,dl,el为预设的参数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 具体包括：根据如下公式2计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
Dcx＝av·V+bv·V+cv·V+dv·V+ev (公式2)根据如下公式3计算出所述飞行器的阻力加速度导数指令参数 (公式3)
公式2和公式3中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为所述飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx、倾角指令参数 具体包括：根据如下公式5计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx：
Hcx＝ah·V+bh·V+ch·V+dh·V+eh (公式5)根据如下公式6计算出所述飞行器的倾角指令参数 (公式6)
公式5和公式6中，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，al、bl、cl、dl、el、av、bv、cv、dv、ev、ah、bh、ch、dh、eh是预先基于地面规划的所述飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件计算出来的。
6.一种飞行器的飞行轨迹指令的确定装置，其特征在于，包括：指令参数确定模块，用于根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx；根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数飞行轨迹指令确定模块，用于根据所述指令参数确定模块计算出的各指令参数生成所述飞行器的飞行轨迹指令，发送给所述飞行器的控制系统。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述指令参数确定单元具体包括：速度指令参数确定单元，用于根据如下公式1计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx： (公式1)
其中，Stogo为所述飞行器的待飞航程，al,bl,cl,dl,el为预设的参数。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述指令参数确定单元还包括：阻力加速度指令参数确定单元，用于根据如下公式2计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
Dcx＝av·V+bv·V+cv·V+dv·V+ev (公式2)阻力加速度导数指令参数确定单元，用于根据如下公式3计算出所述飞行器的阻力加速度导数指令参数 (公式3)
公式2和公式3中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为所述飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述指令参数确定单元还包括：高度指令参数确定单元，用于根据如下公式5计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx：
Hcx＝ah·V+bh·V+ch·V+dh·V+eh (公式5)倾角指令参数确定单元，用于根据如下公式6计算出所述飞行器的倾角指令参数 (公式6)
公式5和公式6中，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，al、bl、cl、dl、el、av、bv、cv、dv、ev、ah、bh、ch、dh、eh是预先基于地面规划的所述飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件计算出来的。
飞行器的飞行轨迹指令的确定方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及制导控制技术，尤其涉及一种飞行器的飞行轨迹指令的确定方法和装置。
背景技术
[0002] 飞行器(flight vehicle)是一种由人类制造并由人来控制的器械飞行物，它能飞离地面，并可在大气层内或大气层外空间(太空)飞行。飞行器分为5类，包括：滑翔机、飞艇、飞机、直升机等航空器，人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等航天器，火箭，导弹和制导武器。
[0003] 飞行器在飞行过程中，通常是由制导系统不断测定飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系等制导参数，并根据测定的制导参数给出飞行轨迹指令；制导系统将飞行轨迹指令传递给飞行器中的控制系统，由控制系统根据飞行轨迹指令来控制飞行器的飞行。例如，飞行器上的姿态控制系统可通过俯仰通道、偏航通道和滚动通道等姿态通道控制飞行器的飞行姿态。飞行器的制导也就是导引和控制飞行器按一定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。制导可以分有线制导、无线电制导、雷达制导、红外制导、激光制导、音响制导、地磁制导、惯性制导和天文制导等。
[0004] 目前，制导系统给出飞行器的飞行轨迹指令的方法通常是：根据测定的有关飞行器的制导参数，如飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系和飞行速度，通过查找大量的线性插值表的方式来给出飞行轨迹指令。然而，线性插值表的数据量往往非常大，使得制导系统给出飞行轨迹指令的过程所耗费的时间往往较长，也就导致飞行器的控制系统无法快速根据飞行轨迹指令来控制飞行器的飞行(如飞行姿态控制)，从而非常不利于飞行器的制导控制。而且，采用线性插值法给出的飞行器的飞行轨迹指令容易出现拐点，容易使得飞行器控制自身飞行时产生不利影响，例如，可能使得飞行器的姿态控制系统中的伺服系统产生抖动，不利于飞行器的飞行姿态的控制。
[0005] 综上所述，现有技术给出飞行器的飞行轨迹指令的速度较慢，且容易对飞行器的制导控制产生不利影响。
发明内容
[0006] 本发明实施例提供了一种飞行器的飞行轨迹指令的确定方法和装置，能够快速根据制导参数给出飞行器的飞行轨迹指令，有利于飞行器的制导控制。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种飞行器的飞行轨迹指令的确定方法，包括：
[0008] 根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx；
[0009] 根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数
[0010] 根据计算出的各指令参数生成所述飞行器的飞行轨迹指令，发送给所述飞行器的控制系统。
[0011] 较佳地，所述根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx，具体包括：
[0012] 根据如下公式1计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx：
[0013] (公式1)
[0014] 其中，Stogo为所述飞行器的待飞航程，al,bl,cl,dl,el为预设的参数。
[0015] 较佳地，所述根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 具体包括：
[0016] 根据如下公式2计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
[0017] Dcx＝av·V+bv·V2+cv·V3+dv·V4+ev (公式2)
[0018] 根据如下公式3计算出所述飞行器的阻力加速度导数指令参数
[0019] (公式3)
[0020] 公式2和公式3中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为所述飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。
[0021] 较佳地，所述根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx、倾角指令参数 具体包括：
[0022] 根据如下公式5计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx：
[0023] Hcx＝ah·V+bh·V2+ch·V3+dh·V4+eh (公式5)
[0024] 根据如下公式6计算出所述飞行器的倾角指令参数
[0025] (公式6)
[0026] 公式5和公式6中，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。
[0027] 其中，al、bl、cl、dl、el、av、bv、cv、dv、ev、ah、bh、ch、dh、eh是预先基于地面规划的所述飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件计算出来的。
[0028] 根据本发明的一个方面，还提供了一种飞行器的飞行轨迹指令的确定装置，包括：
[0029] 指令参数确定模块，用于根据制导系统提供的所述飞行器的待飞航程，计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx；根据制导系统提供的所述飞行器的飞行速度，计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数
[0030] 飞行轨迹指令确定模块，用于根据所述指令参数确定模块计算出的各指令参数生成所述飞行器的飞行轨迹指令，发送给所述飞行器的控制系统。
[0031] 较佳地，所述指令参数确定单元具体包括：
[0032] 速度指令参数确定单元，用于根据如下公式1计算出所述飞行器的速度指令参数Vcx：
[0033] (公式1)
[0034] 其中，Stogo为所述飞行器的待飞航程，al,bl,cl,dl,el为预设的参数。
[0035] 进一步，所述指令参数确定单元还包括：
[0036] 阻力加速度指令参数确定单元，用于根据如下公式2计算出所述飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
[0037] Dcx＝av·V+bv·V2+cv·V3+dv·V4+ev (公式2)
[0038] 阻力加速度导数指令参数确定单元，用于根据如下公式3计算出所述飞行器的阻力加速度导数指令参数
[0039] (公式3)
[0040] 公式2和公式3中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为所述飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。
[0041] 进一步，所述指令参数确定单元还包括：
[0042] 高度指令参数确定单元，用于根据如下公式5计算出所述飞行器的高度指令参数Hcx：2 3 4
[0043] Hcx＝ah·V+bh·V+ch·V+dh·V+eh (公式5)
[0044] 倾角指令参数确定单元，用于根据如下公式6计算出所述飞行器的倾角指令参数[0045] (公式6)
[0046] 公式5和公式6中，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。
[0047] 其中，上述的al、bl、cl、dl、el、av、bv、cv、dv、ev、ah、bh、ch、dh、eh是预先基于地面规划的所述飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件计算出来的。
[0048] 本发明的技术方案中，由于在进行飞行器的制导控制时，可基于预先建立的数学模型确定出飞行器的飞行轨迹指令中的各指令参数，从而给出飞行轨迹指令。这种通过数学模型来确定飞行轨迹指令的方法相比于现有技术的插值法来说，可以更为快速地确定出飞行轨迹指令，从而有利于对飞行器的制导控制；并且，通过数学模型得出的飞行器的飞行轨迹较为光滑，使得飞行器的制导控制更为稳定，具有工程可实现性。
附图说明
[0049] 图1为本发明实施例的飞行器的飞行轨迹指令的确定方法的流程图；
[0050] 图2为本发明实施例的飞行器的飞行轨迹指令的确定装置的结构框图。
具体实施方式
[0051] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0052] 本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内。
[0053] 本发明的发明人考虑到，可以通过数学建模，建立飞行器的制导参数与飞行轨迹指令中的各指令参数之间的数学模型，例如建立飞行器的待飞航程与飞行轨迹指令中的速度指令参数之间的速度指令模型。这样，在进行飞行器的制导控制时，可基于预先建立的数学模型确定出飞行器的飞行轨迹指令中的各指令参数，从而给出飞行轨迹指令。这种通过数学模型来确定飞行轨迹指令的方法相比于现有技术的插值法来说，可以更为快速地确定出飞行轨迹指令，从而有利于对飞行器的制导控制；并且，通过数学模型得出的飞行器的飞行轨迹较为光滑，使得飞行器的制导控制更为稳定，具有工程可实现性。
[0054] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案。本发明实施例提供的飞行器的飞行轨迹指令确定方法的流程图，如图1所示，具体包括如下步骤：
[0055] S101：根据制导系统提供的飞行器的待飞航程Stogo，计算出飞行器的速度指令参数Vcx。
[0056] 具体地，制导系统可以测定飞行器的当前位置，并可根据测定的当前位置与目标位置确定出飞行器的待飞航程。
[0057] 制导系统中的飞行器的飞行轨迹指令的确定装置可根据制导系统提供飞行器的待飞航程Stogo，根据如下公式1计算出飞行器的速度指令参数Vcx：
[0058] (公式1)
[0059] 其中，al,bl,cl,dl,el为预设的参数；al,bl,cl,dl,el可以是基于地面规划的飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件预先计算出来的。
[0060] S102：根据制导系统提供的飞行器的飞行速度，计算出飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数
[0061] 具体地，可根据制导系统提供的飞行器的飞行速度，根据如下公式2计算出飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
[0062] Dcx＝av·V+bv·V2+cv·V3+dv·V4+ev (公式2)
[0063] 对公式2中的阻力加速度指令参数的方程进行一次求导和二次求导，分别得到：
[0064] (公式3)
[0065] (公式4)
[0066] 公式2、3、4中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。而且，Vd的导数也就是-Dcx。av,bv,cv,dv,ev也可以是基于地面规划的飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件预先计算出来的。
[0067] 这样，可根据公式3和4分别计算出飞行器的阻力加速度导数指令参数 和
[0068] 而且，可根据如下公式5所示的四次多项式对高度指令参数Hcx进行计算：
[0069] Hcx＝ah·V+bh·V2+ch·V3+dh·V4+eh (公式5)
[0070] 对上述公式5中的高度指令参数的方程进行一次求导，可得到计算倾角指令参数的公式6：
[0071] (公式6)
[0072] 公式5和公式6中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。ah,bh,ch,dh,eh也可以是基于地面规划的飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件预先计算出来的。
[0073] 事实上，上述步骤S101和S102并没有严格的顺序，可以先执行S101，也可以执行步骤S102，还可以S101和S102并行执行。
[0074] S103：根据计算出的飞行器的各指令参数生成飞行轨迹指令发送给飞行器的控制系统。
[0075] 具体地，得到飞行器的飞行轨迹指令中的各指令参数后，可生成飞行轨迹指令发送给飞行器的控制系统，由飞行器的控制系统根据飞行轨迹指令进行飞行器的飞行控制，避免了大量的插值计算。
[0076] 基于上述的飞行器的飞行轨迹指令的确定方法，本发明实施例提供的飞行器的飞机轨迹指令的确定装置的结构框图如图2所示，包括：
[0077] 指令参数确定模块201用于根据制导系统提供的飞行器的待飞航程，计算出飞行器的速度指令参数Vcx；根据制导系统提供的飞行器的飞行速度，计算出飞行器的阻力加速度指令参数Dcx、阻力加速度导数指令参数 高度指令参数Hcx、倾角指令参数
[0078] 飞行轨迹指令确定模块202用于根据指令参数确定模块201计算出的各指令参数生成飞行器的飞行轨迹指令，发送给飞行器的控制系统。
[0079] 其中，上述的指令参数确定模块201具体可以包括：速度指令参数确定单元301、阻力加速度指令参数确定单元302、阻力加速度导数指令参数确定单元303、高度指令参数确定单元304、倾角指令参数确定单元305。
[0080] 速度指令参数确定单元301用于根据如下公式1计算出飞行器的速度指令参数Vcx：
[0081] (公式1)
[0082] 其中，Stogo为飞行器的待飞航程，al,bl,cl,dl,el为预设的参数。
[0083] 阻力加速度指令参数确定单元302用于根据如下公式2计算出飞行器的阻力加速度指令参数Dcx：
[0084] Dcx＝av·V+bv·V2+cv·V3+dv·V4+ev (公式2)
[0085] 阻力加速度导数指令参数确定单元303用于根据如下公式3计算出飞行器的阻力加速度导数指令参数
[0086] (公式3)
[0087] 公式2和公式3中，V为无量纲化的速度，V＝Vd/Vc，Vd为飞行器的飞行速度，Vc为预设的常值速度；av,bv,cv,dv,ev为预设的参数。
[0088] 高度指令参数确定单元304用于根据如下公式5计算出飞行器的高度指令参数Hcx：
[0089] Hcx＝ah·V+bh·V2+ch·V3+dh·V4+eh (公式5)
[0090] 倾角指令参数确定单元305用于根据如下公式6计算出飞行器的倾角指令参数[0091] (公式6)
[0092] 公式5和公式6中，ah,bh,ch,dh,eh为预设的参数。
[0093] 其中，上述的al、bl、cl、dl、el、av、bv、cv、dv、ev、ah、bh、ch、dh、eh是预先基于地面规划的飞行器的标准飞行轨迹，采用MATLAB拟合工具箱或优化软件计算出来的。
[0094] 本发明的技术方案中，由于在进行飞行器的制导控制时，可基于预先建立的数学模型确定出飞行器的飞行轨迹指令中的各指令参数，从而给出飞行轨迹指令。这种通过数学模型来确定飞行轨迹指令的方法相比于现有技术的插值法来说，可以更为快速地确定出飞行轨迹指令，从而有利于对飞行器的制导控制；并且，通过数学模型得出的飞行器的飞行轨迹较为光滑，使得飞行器的制导控制更为稳定，具有工程可实现性。
[0095] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
[0096] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
