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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120523048B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511022372.9，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法是由陈琦;常思江;王旭刚;李岩;史金光;王中原设计研发完成，并于2025-07-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及高速飞行体轨迹研究技术领域，具体公开了一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法，包括构建高空风场统计模型；根据季节的时变规律确定高空风场统计模型参数；构建耦合高空风场统计模型的高速飞行体轨迹优化模型，通过建立考虑高空风的飞行运动模型、设定边界约束条件、选择控制能量消耗最少为目标函数，构建高速飞行体轨迹优化问题；采用高斯伪谱法对高速飞行体轨迹优化问题进行求解，计算得到耦合风场模型条件下的最优轨迹。本发明基于大量的实测气象数据研究高空风场的变化规律，构建对应的统计模型并给出模型参数的确定方法，并将其耦合到高速飞行体的轨迹优化模型中，减小了飞行体最优轨迹设计中风的影响所产生的误差。

本发明授权一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法在权利要求书中公布了：1.一种耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、构建高空风场统计模型； S2、根据季节的时变规律确定高空风场统计模型参数； S3、构建耦合高空风场统计模型的高速飞行体轨迹优化模型，通过建立考虑高空风的飞行运动模型、设定边界约束条件、选择控制能量消耗最少为目标函数，构建高速飞行体轨迹优化问题； S4、采用高斯伪谱法对高速飞行体轨迹优化问题进行求解； S3中，耦合高空风场统计模型的高速飞行体考虑高空风的飞行运动模型的状态变量为： （1）； 式中，为飞行速度，为航迹倾角，为航迹方位角，为水平距离，为飞行高度，为侧向距离； 以状态空间形式表示的高速飞行体考虑高空风的飞行运动模型为： （2）； （3）； 其中，为控制变量，分别为高速飞行体的攻角和侧滑角，为风场数据变量，为飞行体质量，为重力加速度，分别为阻力、升力和侧向力，的计算公式为： （4）； 其中，为空气密度，为参考面积，为诱导阻力系数，为飞行体相对于气流的速度，和分别为飞行体的相对攻角和侧滑角，具体计算方法为： （5）； 其中，为风向统计模型中的风向值，为风速统计模型中的风速值，具体表达式为： （6）； 式中，为不同月份和日所对应的日期天数，表示当前时间距离元旦的天数； S3中，边界约束条件包括轨迹优化初始状态约束和轨迹优化终端状态约束；其中，轨迹优化初始状态约束为： （7）； 其中，表示初始时刻，为飞行体的初速，和表示飞行体的初始航迹倾角和航迹方位角，表示飞行体的初始位置坐标； 轨迹优化终端状态约束为： （8）； 其中，表示终端时刻，表示目标点的位置坐标； 选择控制能量消耗最少为目标函数，目标函数表达式为： （9）； 最终，构建出耦合高空风场模型的高速飞行体最优轨迹优化问题，寻求最优的控制输入量和； S4中，采用高斯伪谱法对高速飞行体轨迹优化问题进行求解： 首先，引入变量，进行时域变化，将公式（2）中的时间区间转换为； 然后，取个Legendre-Gauss点以及作为离散节点，共计个离散节点，基于离散节点，以拉格朗日插值多项式近似状态变量和控制变量，表达式为： （10）； （11）； 其中，和分别为离散节点上的状态的值和控制量的值，为次Legendre插值多项式，定义为： （12）； 对插值多项式公式（10）进行微分，代入到动力学方程（2）中，并在Legendre-Gauss节点上离散，得到： （13）； 基于Legendre-Gauss离散节点上的控制量，利用高斯积分公式，将连续形式的目标函数公式（9）表示为离散形式，表达式为： （14）； 其中，为高斯积分权重系数。

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