近年来，临近空间新型高超声速飞行器因其军、民用价值而成为各国研究的热点。有动力巡航飞行和无动力滑翔再入飞行是临近空间新型高超声速飞行器的两种典型飞行模式，本书从探索和发掘临近空间新型高超声速飞行器动力学能力出发，主要研究面向超声速巡航和高超声速滑翔过程的轨迹规划与精确制导问题，阐述临近空间新型高超声速飞行器规划与制导两方面的相关技术和理论。

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国家重大专项子课题 作为负责人6项，作为核心参与人员14项；

目录
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 背景与研究问题 1
1.1.1 临近空间与新型高超声速飞行器 1
1.1.2 轨迹规划与制导研究问题 13
1.2 国内外研究现状综述 18
1.2.1 规划方法研究现状 18
1.2.2 制导技术研究现状 26
1.2.3 研究现状评述 29
1.3 本书的主要特色和内容 32
参考文献 34
第2章 新型高超声速飞行器规划与制导建模 46
2.1 作战任务过程的描述与分析 46
2.1.1 高超声速滑翔飞行典型弹道方案 46
2.1.2 超声速巡航典型弹道方案 48
2.1.3 任务轨迹描述与分析 49
2.2 面向任务轨迹的规划与制导相关问题分析 50
2.2.1 飞行中段过程的轨迹规划问题 50
2.2.2 下压攻击过程的精确制导问题 54
2.3 空间运动模型构建 58
2.3.1 基本坐标系 58
2.3.2 坐标转换及角度关系 61
2.3.3 动力学方程 63
2.3.4 运动学方程 64
2.3.5 基本制导模型 65
2.4 求解框架的建立 68
2.4.1 总体求解思路 68
2.4.2 跳跃滑翔轨迹规划研究策略 70
2.4.3 超声速巡航轨迹规划研究策略 72
2.4.4 下压攻击段精确制导研究策略 73
2.5 本章小结 77
参考文献 77
第3章 跳跃/滑翔飞行弹道解析预测与轨迹规划 79
3.1 规划模型与三维飞行走廊构建 79
3.1.1 规划模型构建 79
3.1.2 三维飞行走廊构建 81
3.2 基于三维飞行剖面的解析预测模型 83
3.2.1 换极模型 84
3.2.2 模型求解 87
3.2.3 基于三维剖面的预测弹道快速计算 90
3.2.4 仿真实验 93
3.3 近极限条件下三维滑翔轨迹规划 95
3.3.1 三维制导剖面设计与跟踪 96
3.3.2 剖面设计仿真实验 101
3.3.3 飞行剖面规划 106
3.3.4 典型任务仿真实验 109
3.4 基于动力学逆的弹道快速自适应规划 110
3.4.1 动力学逆基本思想 112
3.4.2 滑翔弹道快速自适应规划 112
3.4.3 跳跃弹道快速自适应规划 118
3.4.4 仿真实验 120
3.5 本章小结 129
参考文献 129
第4章 超声速巡航轨迹规划与轨迹重规划 132
4.1 基于导航矢量的轨迹规划模型 132
4.1.1 问题描述 132
4.1.2 规划模型 133
4.1.3 结果表示 134
4.1.4 约束条件 134
4.1.5 评价指标 135
4.2 基于分层递阶求解框架的离线轨迹规划 136
4.2.1 分层递阶求解框架 136
4.2.2 基于导航矢量的规划空间构建 137
4.2.3 基于飞行器模型的导航网络物理连通性检验 138
4.2.4 最优导航矢量序列搜索的Dijkstra算法 140
4.2.5 控制序列动态优化与最优运动轨迹生成 140
4.2.6 算法分析与总结 141
4.3 基于动力学对称性的轨迹重规划 142
4.3.1 重规划的问题描述 143
4.3.2 运动轨迹的动力学对称性 143
4.3.3 运动轨迹基元库的构建 144
4.3.4 基于动力学对称性的轨迹重规划算法 146
4.3.5 算法分析与总结 147
4.4 仿真实验 147
4.4.1 基本仿真场景 147
4.4.2 轨迹基元库的构建 148
4.4.3 仿真结果与分析 150
4.5 本章小结 155
参考文献 156
第5章 下压攻击过程的三维非线性制导 157
5.1 相关理论基础 158
5.1.1 微分几何曲线论 158
5.1.2 李群控制理论基础 159
5.2 制导问题分析与建模 162
5.2.1 制导问题分析 162
5.2.2 飞行器-目标视线模型的微分几何描述 162
5.2.3 飞行器-目标视线模型的几何矢量描述 164
5.2.4 飞行器-目标视线矢量的几何旋量设计 167
5.2.5 视线方位的李群旋量描述 169
5.2.6 几何矢量描述视线模型的简化 170
5.3 基于微分几何模型的三维李群非线性制导律 171
5.3.1 无终端约束情况 171
5.3.2 有终端约束情况 172
5.3.3 制导律的时域转化 173
5.3.4 仿真实验 174
5.4 基于几何矢量模型的三维李群非线性制导律 182
5.4.1 无终端约束情况 182
5.4.2 有终端约束情况 183
5.4.3 仿真实验 183
5.4.4 两种制导律的综合分析 186
5.5 考虑参数优化的三维制导律设计 187
5.5.1 无终端约束情况 188
5.5.2 仿真实验 189
5.5.3 有终端约束情况 195
5.5.4 制导律分析 197
5.6 本章小结 197
参考文献 198
第6章 不确定条件下的非线性优化制导 199
6.1 三维非线性伪最优制导 199
6.1.1 最优制导问题 199
6.1.2 视线旋量与视线旋量速度 200
6.1.3 三维非线性制导模型构建 202
6.1.4 三维非线性伪最优制导律设计 204
6.1.5 仿真实验 208
6.1.6 速度控制设计 211
6.2 三维非线性伪最优滑模制导 212
6.2.1 变结构控制理论基础 213
6.2.2 三维非线性伪最优滑模制导律设计 216
6.2.3 仿真实验 219
6.3 三维非线性自适应制导 227
6.3.1 模型参考自适应控制理论概述 228
6.3.2 自适应控制系统描述和问题规划 228
6.3.3 基于视线旋量描述的实际系统 229
6.3.4 自适应制导律设计 231
6.3.5 制导律实现设计 233
6.3.6 仿真实验 238
6.4 本章小结 244
参考文献 244
附录 总体及气动参数 246