本文对天基再入高超声速飞行器再入制导问题进行研究,已完成以下研究:建立了天基再入飞行器的运动学模型。分析了再入过程中可能遇到的问题。完成再入走廊的设计并分析了其影响因素。在满足各种再入约束(峰值热流约束、过载约束、动压约束)和终端约束条件的前提下,研究一种在轨纵向轨迹实时生成算法,将强约束的非线性轨迹规划问题转变成单参数的搜索问题。将纵向轨迹设计成初始下降段和近似平衡滑翔段。将初始下降段轨迹设计成以恒定倾斜角进行再入。通过搜索满足转换点条件的恒定初始倾斜角来完成初始下降段的设计。通过搜索中间点倾斜角值,将近似平衡滑翔段的纵向参考轨迹简化设计成分段线性函数。数学仿真表明:该算法能够较快速地在轨生成适航的纵向参考轨迹。将天基高超声速飞行器的再入制导问题,分成纵向制导和侧向控制两个方面。通过LQR跟踪控制器跟踪纵向参考轨迹来实现纵向轨迹制导;通过航向角误差走廊约束来实现侧向轨迹控制。设置航向角误差边界值来改变倾斜角符号,从而保证航向角误差在一个较小的范围内。数学仿真表明:跟踪控制器能够完成对参考轨迹的跟踪;轨迹的侧向运动得到了很好的控制。