摘要：第一次是應用於2014年嫦娥五號飛行試驗器月地返回跳躍式再入中，當時的開傘點精度之高達到了迄今爲止國際上飛船外形航天器再入返回的最高開傘點精度，也是世界上首次全數字預測校正制導方法的成功應用。據這一方法的主要發明人、中國航天科技集團有限公司五院502所的載人飛船系統副總設計師胡軍介紹，“與標稱軌跡制導方法只根據當前運動狀態與標稱軌跡的差求取制導修正量相比，全數字全係數自適應預測校正制導是全局性制導，具有智能化的特點，更加靈活，能應對更加複雜的情況，控制更平穩，精度也更高”。

原標題：揭祕|新一代載人飛船試驗船返回艙爲何落點精度奇高

中國航天報微信公號5月13日消息，“我比10環多0.8環”。

我國新一代載人飛船試驗船返回艙爲何落點精度奇高？

5月8日13時49分，我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功返回地球，落點精度再創新高，比以往神舟飛船返回落點精度提升了一個數量級。

中國載人航天工程飛船系統總設計師張柏楠在接受採訪時證實，落點精度“超出了我們的預期，10.8環”。

爲什麼會有如此高的精度，比10環還要多出0.8環呢？

因爲，除導航準確外，此次還裝備了一項中國獨創技術——全數字全係數自適應預測校正制導。

1、全數字全係數自適應預測校正制導，有何特點？如何工作？

據這一方法的主要發明人、中國航天科技集團有限公司五院502所的載人飛船系統副總設計師胡軍介紹，“與標稱軌跡制導方法只根據當前運動狀態與標稱軌跡的差求取制導修正量相比，全數字全係數自適應預測校正制導是全局性制導，具有智能化的特點，更加靈活，能應對更加複雜的情況，控制更平穩，精度也更高”。

也就是說，這種方法能夠根據返回艙的飛行狀態及當前的制導策略，預報飛到終點時的誤差，根據這個誤差及飛行過程中的過載等約束，自主計算下一次的制導策略，如此反覆並將飛船控制到目標點。

2、開傘點決定落點精度，“自適應預測校正制導”控制開傘點

和我們的直觀認識不同，飛船返回艙的落點精度不主要取決於降落傘，因爲飛船使用的降落傘屬“無控傘”，是會隨風漂移的。主要決定落點精度的其實是“開傘點”，就是返回過程中打開降落傘時，返回艙所處的空間位置。

自適應預測校正制導技術所“管轄”路段的終點就是開傘點。

在返回前，由降落傘研製人員，根據氣象部門所預測的返回時的風速、風向計算降落傘在下降過程中的漂移距離和方向，並據此對理論開傘點進行調整。

比如，刮東風就把開傘點向東移，刮南風就往南移，使得最終的落點能夠最接近理論落點。

所以，決定落點精度的，就是一路風馳電掣、電光火石間，直接駕駛飛船的自適應預測校正制導技術支持下的GNC系統（制導導航與控制系統）。

3、返回前，GNC系統怎樣“駕駛飛船”？

其實，從飛船離開火箭到返回艙到達開傘點，這整個飛行過程都是由GNC系統控制的。

返回時，GNC系統中的“導航”負責給出當前返回艙的位置、速度和空間方位，“制導”負責提供到達 “開傘點”的方法，“控制”負責執行。

聽起來邏輯清晰，但實際難度要大得多。

首先，飛行過程中偏差多、偏差大。比如返回艙的初始位置、速度、姿態偏差，氣動力系數、發動機推力、返回艙質量等動力學和控制偏差，以及大氣密度等環境偏差。

其次，有效控制時間短。新一代飛船返回艙速度從9000m/s降到150m/s、高度從120km降到8km開傘點，僅有350秒的時間，且過程中動力學複雜。

再次，返回艙的構型也決定了其控制能力有限。由於氣動升力大小不能調整，所以過程中只能利用返回艙往不同方向的傾斜來調整氣動升力在空間的指向，以此來控制返回艙縱向航程和橫向航程。

4、自適應預測校正制導技術的前世今生

此次是該技術的第二次應用。第一次是應用於2014年嫦娥五號飛行試驗器月地返回跳躍式再入中，當時的開傘點精度之高達到了迄今爲止國際上飛船外形航天器再入返回的最高開傘點精度，也是世界上首次全數字預測校正制導方法的成功應用。

連續的工程成功實踐，驗證了這種理論與方法對不同任務要求的適應性，可以滿足長航程的跳躍式再入，也可以滿足短航程的直接再入，證明了該方法理論上的先進性、工程上的實用性，也證明了這種方法高度的自主性和靈活性。

該理論與方法是胡軍團隊，包括老一代吳宏鑫研究員，新一代楊鳴、董文強等，20餘年三代人的理論研究和工程實踐相結合的成果。

該研究和實踐成果在世界上首次打通了預測制導和控制之間的隔閡，大大簡化和降低了預測制導的應用門檻，無論在控制理論的發展還是在提升工程應用水平方面都具有典型意義，是對世界航天控制領域的一大貢獻。

502所還對自適應預測校正制導作了進一步的理論分析和多種案例的深入研究，表明該方法不但適用於月地返回跳躍式再入、地球軌道直接式再入，還可應用於火星進入與火星大氣捕獲、大升力體初始再入、末端能量管理、水平進場着陸、高超聲速飛行器發射段與再入段制導等，具有普適性和統一性。

來源：中國航天報微信公號