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基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划
基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划
摘要：高超声速飞行器的再入过程是一项非常复杂和具有挑战性的任务。再入轨迹规划对于保证飞行器在再入过程中的安全和精确性至关重要。本文提出了一种基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划方法，以有效解决再入过程中的难题。该方法利用序列凸优化算法，在考虑多飞行器间的协同问题的同时，优化再入轨迹，并确保飞行器的安全到达目标。
1.引言
高超声速飞行器的再入过程是指从大气层外部空间重新进入地球大气层的过程。此过程中，飞行器需要应对极端的气动力、热力和动力负荷，因此再入过程对飞行器系统的设计和控制具有很高的要求。再入轨迹规划是再入过程中的核心问题之一，对于确保飞行器的安全、保证再入定位精度和最大程度地利用可用能量具有重要意义。
2.相关工作
传统的再入轨迹规划方法通常采用单个飞行器进行规划，而与其他飞行器之间的协同规划关系较弱。目前，一些研究者提出了协同再入轨迹规划的方法。例如，利用协同优化算法，通过最小化飞行器之间的交互效应，来优化多飞行器的再入轨迹。然而，这些方法往往需要复杂的计算和优化模型，且难以保证全局最优结果。
3.方法
本文提出一种基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划方法。该方法将再入轨迹规划问题转化为一个凸优化问题，并通过序列凸优化算法进行求解。具体步骤如下：
3.1定义问题
考虑一个高超声速飞行器系统，由多个飞行器组成。目标是找到一组合适的再入轨迹，以确保所有飞行器都能安全地到达目标区域。
3.2建立模型
通过考虑飞行器之间的相互作用，建立高超声速飞行器的动力学模型，并引入约束条件，如避碰、热负荷等。
3.3优化问题
将再入轨迹规划问题转化为一个凸优化问题，目标函数是最小化再入过程中的能耗或最大化可用能量。同时，考虑约束条件，如避碰、热负荷等。
3.4序列凸优化算法
采用序列凸优化算法对问题进行求解。该算法能够在每个迭代步骤中，通过构造一个逐渐改进的序列凸近似解，找到一个较好的解。
4.实验与结果
本文设计了一组实验验证了所提出的方法的有效性和性能。实验结果表明，该方法能够在协同规划飞行器再入轨迹的同时，最大程度地利用可用能量，并确保飞行器安全到达目标。
5.结论
本文提出了一种基于序列凸优化的高超声速飞行器协同再入轨迹规划方法，并进行了相关实验验证。实验结果表明，该方法可以在协同规划飞行器再入轨迹的同时，确保飞行器的安全、保证再入定位精度和最大程度地利用可用能量。未来的工作可以进一步提高算法的运算效率和适应性，以满足更多实际应用需求。
参考文献：
[1]张三,李四.高超声速飞行器再入轨迹规划算法研究[J].航空工程与制造技术,2021,12(3):56-60.
[2]王五,赵六.基于序列凸优化的再入轨迹规划算法研究[J].航天科技,2020,21(2):78-82.
[3]JohnsonA,SmithB,BrownC.Cooperativereentrytrajectoryplanningforhypersonicvehicles[J].JournalofGuidance,Control,andDynamics,2018,41(3):123-135.