李 齐，魏昊功，张正峰，陈春亮，彭 兢，杨孟飞

(1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094；2. 中国空间技术研究院，北京 100094)

0 引 言

2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品，以接近11 km/s的速度再入地球大气层，以半弹道跳跃式再入飞行后，降落在内蒙古四子王旗着陆场，圆满完成了着陆回收任务。返回器以近第二宇宙速度半弹道跳跃式再入大气层，在我国航天工程中尚属首次，与我国近地轨道再入返回器如神舟飞船和返回式卫星相比，再入过程中气动效应更为复杂，对气动数据的精准度要求更为苛刻[1]。

返回器再入弹道重建与气动力参数辨识有着非常重要的意义。通过获取真实环境下的飞行数据，利用系统辨识理论和技术，通过测量数据辨识获得真实飞行的气动力参数，对于分析高速再入弹道特性、气动特性与控制规律，验证气动设计与理论假设，验证地面试验和数值计算结果，改进气动设计方法和工具，为飞行器控制系统提供正确的气动数学模型都具有重要价值[2]。Ivchenko等[3]通过建立全局最小二乘优化问题对探空火箭碎片的GPS数据进行弹道重建。Karlgaard等[4]采用迭代广义卡尔曼滤波方法分别完成对SFDT-1和SFDT-2飞行试验器的弹道重建、大气重建和气动力重建，所获得的飞行试验数据用于系列型号研制。

月地高速再入返回器飞行测量数据具有以下特点： 1) 跳跃式再入使得飞行高度变化大，由此导致气动参数变化范围大，同时由于跳跃高度是在80 km以上的稀薄流区，气动参数不确定度大；……