[发明专利]一种雷达引导无人机自动着舰制导与控制系统及其控制方法

说明书

本发明提出一种雷达引导无人机自动着舰制导与控制系统及其控制方法，该制导与控制系统由机载控制子系统和舰载制导子系统组成，两个子系统之间通过数据链路实现通信，通过将测得的无人机与舰船相对位置信号减去由于甲板运动而引起的扰动信号，获取一个稳定坐标系下的机舰相对位置信息；通过纵向引导律、纵向控制律、侧横向引导律和侧横向控制律计算出无人机的纵向、横侧向控制信号，控制无人机实现在舰船上自动着舰，所提出的制导与控制系统增大了无人机着舰的准确度和安全性。

技术领域

本发明涉飞行控制技术领域，尤其涉及一种及雷达引导无人机自动着舰制导与控制系统及其控制方法。

背景技术

无人机自动着舰就是在人不参与的情况下，由制导与控制系统引导并控制无人机沿着着舰轨迹下滑着舰。在实践过程中，由于航母甲板面积有限，可供着舰的跑道面积非常狭小，再加上海况比较复杂，导致航母甲板具有六自由度运动扰动，因此无人机实现安全着舰是相当困难的。

目前，有关无人机着舰制导与控制技术的研究文献很少，通常仅仅研究纵向通道，也没有研究制导方法，采用的控制方法也比较常规。

国家发明专利《基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法》，给出了舰载机自动着舰控制系统的结构，然而，上述发明仅针对一般舰载机，而本发明针对的是舰载无人机，而且本发明给出了详细的制导系统结构，在系统结构方面与《基于甲板运动补偿的舰载机自动着舰引导控制方法》所公开的系统结构有所区别，而且在控制方法上也有很大区别。国家发明专利《一种舰载无人机自主着舰的飞行控制系统》，虽然也是针对无人机，但是主要针对旋翼无人机，而本发明主要针对固定翼无人机，两种无人机系统的配置完全不同，所发明的控制系统无论是架构还是方法都有很大的区别。

发明内容

发明目的：为解决上述现有技术的缺陷，本发明提出一种雷达引导无人机自动着舰制导与控制系统及其控制方法，主要针对固定翼无人机的自动着舰，设计了整个制导与控制系统结构，能够实现无人机自动着舰过程的引导与控制。

技术方案：本发明提供的技术方案为：一种雷达引导无人机自动着舰制导与控制系统，由机载控制子系统和舰载制导子系统组成，两个子系统之间通过数据链路实现通信，所述舰载控制子系统包括：雷达测量模块、雷达坐标转换计算模块、雷达坐标平移模块、舰船几何测量模块、舰船六度自由度运动模块、舰船扰动影响计算模块、机舰相对位置计算模块、无人机绝对位置计算模块和无人机基准轨迹计算模块；

所述雷达测量模块，用于测量以舰载引导雷达天线O_R为原点的球坐标系R下无人机的位置坐标(R_R，θ_R，ψ_R)，其中，R_R为斜距，θ_R为高低角，ψ_R为方位角，并发送给雷达坐标转换计算模块；

所述雷达坐标转换计算模块，接收雷达测量模块发送的无人机在坐标系R中的位置坐标(R_R，θ_R，ψ_R)，将其转换为以舰载引导雷达天线O_R为原点的空间坐标系O_R-X_ERY_ERZ_ER中的无人机位置坐标(X_EA1，Y_EA1，Z_EA1)，并将转换后的位置坐标发送给雷达坐标平移模块；