(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111372676.X (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号和平 楼305 (72)发明人 杏建军　卞韩城　罗世彬　涂国勇　 廖俊　廖宇新　王晓光　王正军　 胡增辉　秦志刚　程乾　高杰　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 代理人 邓永红 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种飞行器再入飞行 管道快速 计算方法 (57)摘要 本发明专利公开一种飞行器再入飞行管道 快速计算方法， 包括： S000、 建立飞行器再入三自 由度动力学方程； S001、 选择动力学方程中的随 机变量； S002、 选 择随机变量采样点形成采样集； S003、 遍历采样集中的采样点， 计算飞行器从再 入点到开伞点的飞行轨迹形成轨迹集； S004、 选 择变量对飞行轨迹集中的数据进行插值； S005、 将轨迹集中的数据转换到地心固定坐标系； S006、 计算再入误差 管道； S007、 计算管道投影坐 标系； 本发明在保证计算精度的条件下， 提高计 算的效率， 满足实际飞行任务对精度和实时性的 要求； 通过选择适当的管道投影坐标系， 将传统 的误差椭球投影到设计的管道平 面， 全局性地显 示飞行器在整个再入过程轨 迹的不确定性。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 114065527 A 2022.02.18 CN 114065527 A 1.一种飞行器再入飞行 管道快速计算方法， 其特 征在于， 包括： 以下步骤： S000、 建立飞行器再入三自由度动力学 方程； S001、 选择动力学 方程中的随机变量； S002、 选择随机变量采样点形成采样集； S003、 遍历采样集中的采样点， 计算飞行器从再入点到开伞点的飞行轨 迹形成轨 迹集； S004、 选择变量对飞行轨 迹集中的数据进行插值； S005、 将轨迹集中的数据转换到地心固定坐标系； S006、 计算再入误差管道； S007、 计算管道投影坐标系； S008、 将误差管道从投影坐标系转 化到地心固定坐标系； S009、 计算误差管道上每一个点的地理纬经高， 形成飞行 管道显示数据。 2.根据权利要求1所述的飞行器再入飞行管道快速计算方法， 其特征在于， 所述S001中 随机变量选择 方式包括以下子步骤： S0010、 飞行器再入点 位置三个分量； S0011、 飞行器再入点速度三个分量； S0012、 飞行器阻力系数； S0013、 飞行器升力系数； S0014、 飞行器质量； S0015、 大气密度； S0016、 S0010‑S0015的任意组合。 3.根据权利要求1所述的飞行器再入飞行管道快速计算方法， 其特征在于， 所述S002中 采样集生成的数 学模型为： 其中 为S001选择的随机变量的数学期望， Pδ为S001选择的随机变量的协方差矩阵， λ ＝L( α2‑1)， ()i为矩阵的第i行， L为S001选择的随机变量的数目， α 为常数， 随机变量采样集 中采样点的数目为2L+1。 4.根据权利要求1所述的飞行器再入飞行管道快速计算方法， 其特征在于， 所述S004中 的选择插值变量包括： S0041： 对于跳跃式再入飞行器， 插值变量可以选择飞行器再入点到开伞点的地理纬度 或经度； S0042： :对于直接再入式飞行器， 插值变量可以选择飞行器再入点到开伞点的地理纬 度、 经度或高度。 5.根据权利要求1所述的飞行器再入飞行管道快速计算方法， 其特征在于， 所述S006 中 再入误差管道的计算模型为： S0061： 管道中心线计算如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114065527 A 2其中κi＝[xi yi zi]T为插值处理后的飞行器在地心固定系的位置参数， i为S003中的采 样集中第i个采样点； 权重系数ωm为 S0062:管道中心线的协方差矩阵计算如下： 其中权重系数ωc为 其中β 为常数， 描述了随机变量 概论密度分布的先验知识。 S0063： 管道半径的计算如下： 6.根据权利要求1所述的飞行器再入飞行管道快速计算方法， 其特征在于， 所述S007中 管道投影坐标系的选择 方式包括： S0071： frenet坐标系， 地心固定坐标系到frenet坐标系的旋转矩阵具体 计算如下： 其中T为管道中心线切线方向， 计算公式为： 其中[x,y,z]为管道中心线在地心固定坐标系中x、 y、 z轴方向的分量， i 为当前时刻； N为管道中心线法向方向， 计算公式为： B为管道中心线副法向方向， 计算公式为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114065527 A 3