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基于虚拟目标导引的再入飞行器禁飞区规避制导方法研究
摘要：
为了保障再入飞行器安全且高效地穿越禁飞区，本文基于虚拟目标导引技术，提出了一种禁飞区规避制导方法。首先采用最优控制理论，将再入飞行器的运动轨迹计算为一个最优控制问题，然后利用虚拟目标导引技术，在禁飞区边缘生成虚拟目标点，再入飞行器根据虚拟目标点的运动状态选择最优的路径进行规避。仿真结果表明，本文所提出的方法可以实现再入飞行器的安全、快速、高效规避禁飞区。
关键词：再入飞行器；禁飞区；虚拟目标导引；最优控制
Abstract:
Inordertoensurethesafetyandefficiencyofre-entryvehiclecrossingtheno-flyzone,thispaperproposesaguidancemethodforavoidingtheno-flyzonebasedonvirtualtargetguidancetechnology.Firstly,themotiontrajectoryofthere-entryvehicleiscalculatedasanoptimalcontrolproblemusingoptimalcontroltheory.Then,virtualtargetpointsaregeneratedattheedgeoftheno-flyzoneusingvirtualtargetguidancetechnology,andthere-entryvehicleselectstheoptimalpathbasedonthemotionstateofthevirtualtargetpointsforavoidance.Simulationresultsshowthattheproposedmethodcanachievesafe,fastandefficientavoidanceoftheno-flyzoneforre-entryvehicle.
Keywords:re-entryvehicle;no-flyzone;virtualtargetguidance;optimalcontrol.
正文：
1.引言
随着航空航天技术的不断发展，再入飞行器在航天领域的应用越来越广泛。然而，再入飞行器的飞行过程中，可能会遇到各种飞行障碍，如喷气式飞机、无人机等。为了保障再入飞行器的安全性和有效性，需要采用规避制导技术。
禁飞区是一种常见的飞行障碍物。禁飞区是指空中或地面上禁止飞行或通过的区域。禁飞区多与军事、警察等安全和管理事项有关，如酒精检查点、政要出行等。禁飞区还可以设置在恐怖分子活动或可能发生暴力事件的地区。禁飞区对再入飞行器的穿越造成了极大的困难。
本文将针对以上问题，研究一种采用虚拟目标导引技术的禁飞区规避制导方法，为再入飞行器的安全飞行提供一种可行的解决方案。
2.禁飞区规避制导方法
2.1最优控制理论
再入飞行器的运动轨迹可以用最优控制理论描述。最优控制理论是一种用数学模型表示系统动力学特性和控制特性的工具。基本假设是，系统的动力学特性和控制特性可以用数学模型表示。最优控制理论可以解决复杂系统的控制问题，需要使用数学分析或计算机模拟来实现。
对于再入飞行器这一复杂系统，需要建立一个数学模型，然后利用最优控制理论计算出再入飞行器的最优控制方案。这样，再入飞行器就能够避免与飞行障碍物的碰撞，并实现安全的穿越禁飞区。
2.2虚拟目标导引技术
虚拟目标导引技术是一种基于虚拟目标点的制导方法，可以实现对再入飞行器的快速、高效规避禁飞区。该技术通过在禁飞区边缘产生虚拟目标点并控制其移动状态，再入飞行器可以根据虚拟目标点的运动状态选择最优路径规避禁飞区。
具体地，建立一组虚拟目标点，这组虚拟目标点包括目标位置和目标速度。根据虚拟目标点的位置和速度信息，可以计算出再入飞行器的最优轨迹。这样，再入飞行器就可以根据虚拟目标点的运动状态来实现对禁飞区的规避。
2.3基于虚拟目标导引的禁飞区规避制导方法
基于最优控制理论和虚拟目标导引技术，本文提出了一种禁飞区规避制导方法。具体实现步骤如下：
1）建立再入飞行器的数学模型，采用最优控制理论计算出再入飞行器的最优轨迹。
2）在禁飞区边缘生成一组虚拟目标点。
3）根据虚拟目标点的位置和速度信息，计算出再入飞行器的最优控制方案。
4）根据最优控制方案，绘制出再入飞行器的最优轨迹。
5）再入飞行器根据最优轨迹进行规避。
3.结果分析
为了验证本文提出的禁飞区规避制导方法的有效性，进行了仿真实验。仿真结果表明，所提出的规避方法可以实现再入飞行器的安全、快速、高效规避禁飞区。具体来说，本文所提出的规避方法具有以下优点：
1）能够实现对再入飞行器的全面掌控。
2）对再入飞行器的规避路径进行了优化，保证了再入