● 摘要
未来载人探月飞船对制导系统提出了更高的要求，尽管标准轨道法已经成功应用多年，但该方法缺少对各种复杂飞行任务的自治能力和鲁棒性。随着机载计算机计算速度的不断提高，预测制导显示出广阔的应用前景。 本文首先综合分析了探月飞船再入过程特点，对比分析了现有的各种飞船再入制导方法的优缺点，建立了探月飞船返回舱的3自由度模型。在此基础上，提出了一种数值的基于落点偏差的预测校正制导方法。该方法的特点是，在飞船受到较大初始状态分布和过程干扰的情况下，能够根据飞船的当前状态和历史信息，在当前的计算机技术水平下快速、可靠的生成制导指令。 进一步，本文对探月飞船再入的闭环制导过程进行了研究，对飞船再入过程进行了分段，针对各个阶段的不同特点采用了不同的预测校正方法。为了获得更高的落点精度，本文改进了再入过程的横程计算公式。在闭环仿真初期采用了开环俯冲方案，极大地减小了再入过程的过载峰值；在飞船再入最后阶段，采用全速下降法，不仅对再入过载、动压和热流率峰值没有影响，而且提高了闭环制导的快速性和鲁棒性。 最后，本文利用该制导律对直接再入和跳跃式再入进行了闭环仿真，结果表明各项指标都满足要求，具有很强的任务适应性能。在此基础上，对再入各种初始状态进行了参数扫描仿真，以考察制导律对初始各参数的最大适应能力，并由此得出了再入初始参数对各种约束指标的影响指数；通过进一步对不同任务的1000次的蒙特卡洛分析得出，该制导律对各种再入初始误差和过程不确定性具有较好的鲁棒性。