[发明专利]一种无人机固定半径盘旋领航方法

说明书

技术领域

本发明属于无人机导航领域，具体地说，是指一种无人机固定半径盘旋领航技术。

背景技术

由于很少受气候条件的限制，能潜入敌目标上空进行昼夜侦察，并向作战指挥中心准确地传输实时目标图像和信息，使战场指挥官及时掌握战场情况及制定作战计划，无人机在近代局部战争中已经逐渐显示出其巨大威力。

无人机导航的基本任务是精确确定飞机的空间位置，并使其能够沿期望的轨迹飞行。目前的区域导航方法，能够允许飞机在台基导航设备的基准台覆盖范围内或在自主导航设备能力有限范围内或两者配合下按任何期望的飞行路径飞行。其中的台基导航设备，包括传统的以地面电台为基础的陆基导航设备和以卫星导航系统为基础的星基导航设备。在航线结构上，区域导航的航线就是由航路点系列组成的连线，这些航路点是脱离电台台址而自行设定的任何地理位置；在定位方法上，区域导航定的是飞机在地球上的绝对位置；在导航算法上，区域导航按飞机计划转换到航线坐标，计算出向前方航路点飞行的待飞距离和航迹的侧向偏移，所有的计算都是在大圆航线上进行的。

在无人机执行任务过程中，盘旋飞行是飞机围绕侦察目标进行长时间侦察时经常进行的机动动作，如附图1所示。通常区域导航的航线由航路点系列组成，是由一些直线段连接而成，一些小型无人机采用的方法为将航路点设置为盘旋轨迹上的空间点，其飞行航线如附图2所示，此时飞机按照折线段飞行，实际上并没有做盘旋动作，只是飞机能够按照近似的圆轨迹飞行，并且飞机飞行的过程中频繁的直飞和转弯动作切换使得飞机机体过载较大，不利于飞行安全。

另外，还有利用定滚转角盘旋的方法，其控制结构示意图如附图3所示。滚转角期望值及由姿态运动传感器获得的无人机姿态运动信息一起输入至滚转角控制回路，滚转角控制回路输出相应的舵偏度指令至舵回路，最终控制无人机以某一固定滚转角飞行。利用固定滚转角偏度使得飞机围绕某一圆心做盘旋动作，但是若盘旋中受到侧风干扰，由于飞机并没有对自身位置进行控制，飞机将不会沿期望的轨迹飞行，因此很难获得准确的侦察结果。

发明内容

本发明的目的是提出一种无人机固定半径盘旋领航方法，能够引导飞机进行盘旋飞行，并且在有风干扰的条件下仍沿期望轨迹飞行。

本发明提出的无人机固定半径盘旋领航方法可以根据既定的盘旋半径、期望的盘旋方式以及由传感器获得的飞机位置、高度及地速信息，连续实时计算飞机期望轨迹的侧向偏离及侧偏移速度等导航参数，并同由姿态运动传感器获得的飞机姿态运动信息一同输入至侧向控制回路得到舵偏度指令，最终实现引导飞机沿着期望航线飞行。

具体实施步骤为：

步骤一：计算飞机当前位置子午面内地球主曲率半径R_m以及当前位置子午面垂直平面内的地球主曲率半径R_n，然后计算飞机盘旋时的圆心位置与当前飞机位置的地理经度偏差量ΔL及地理纬度偏差量ΔB：

Rm=Ra×(1-2×f+3×f×sin2B)Rn=Ra×(1+f×sin2B)]]>