第37卷第2期2023年4月空天预警研究学报JournalofAir&SpaceEarlyWarningResearchVol.37No.2Apr.2023收稿日期：2023-04-30作者简介：李正(1991-)，男，工程师，博士，主要从事雷达数据处理、信号处理研究．基于最优控制理论的高超声速飞行器轨迹生成方法李正1,2，靳俊峰1,2，马敏1,2（1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥230088；2.孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室，合肥230088）摘要：针对新型高超声速飞行器目标的实际观测场景不足、真实飞行数据难获取等导致对反导雷达目标跟踪架构、算法难以针对性优化的问题，基于最优控制理论提出了一种高超声速飞行器全阶段轨迹生成方法．利用hp-自适应伪谱法，将轨迹生成方法对应的最优控制问题转化为非线性规划问题进行求解，并输出全阶段目标飞行运动状态数据．仿真结果表明，生成的飞行场景数据完整、仿真程度高，验证了该方法的有效性．关键词：高超声速飞行器；反导雷达；最优控制理论；伪谱法；非线性规划中图分类号：TJ761；TP13文献标识码：A文章编号：2097-180X(2023)02-0124-05高超声速飞行器作为具备改变未来战争形态能力的新型武器，具有飞行速度快、攻击区域覆盖范围广、轨迹灵活多变突防能力强等特点．高超声速飞行器按照动力形式，可划分为吸气式高超声速飞行器(AHV)和助推滑翔式高超声速飞行器(HGV)两种，不少学者对这两种飞行器的飞行控制策略和飞行动力学模型已有一定研究．文献[1-7]对飞行器飞行过程的控制系统和控制策略进行了分析，文献[8-9]对飞行器在再入飞行阶段和巡航段的动力学过程进行了建模．对于高超声速飞行器轨迹规划问题，文献[10-14]从最优控制理论及其数值求解方法方面进行研究，但主要还是集中于飞行器设计角度，需要考虑发动机类型、工况参数等复杂细节，或者只聚焦于单个飞行阶段的轨迹规划问题，对目标跟踪场景讨论不足．高超声速飞行器的发展对反导雷达目标跟踪提出了重大挑战．由于存在保密程度高、实际观测场景不足、实际飞行数据难以获取等问题，难以对反导雷达目标跟踪架构、算法进行针对性的调整和优化工作．本文基于最优控制理论建立助推滑翔式高超声速飞行器全阶段运动模型，并引入弹道、滑翔飞行阶段射程比例和目标飞行最大高度2个超参数，将助推滑翔式高超声速飞行器飞行轨迹建模问题转化为两个序贯的单阶段最优控制问题，降低了利用hp-自适应伪谱法进行数值求解的计算量，同时在尽量不损失场景仿真度条件下简化了弹道飞行段模型，回避了复杂的...
