[发明专利]一种舰载无人机定点着陆的自主控制方法

说明书

一种舰载无人机定点着陆的自主控制方法，其特征在于：包括高度导引段的控制方法、二维导引段的控制方法和末端导引段的控制方法；舰载无人机在整个着陆过程中，首先进入高度导引段，通过高度导引段的控制方法跟踪下滑轨迹，进行轨迹粗调；在相对机场高度200m时进入二维导引段，通过二维导引段的控制方法实现对轨迹的精确跟踪；在相对机场高度15m时进入末端导引段，通过末端导引段的控制方法实现无人机着陆时机头对准跑道中心线。本发明实现了舰载无人机从进场平飞段到下滑的平稳过渡，实现了舰载无人机下滑过程中对下滑轨迹线的精确跟踪。实现了舰载无人机着陆时机头对准跑道中心线，保证了无人机定点着陆的精度。

技术领域

本发明涉及航空飞行控制技术领域，具体是应用于舰载无人机定点着陆的自主控制方法。

背景技术

相比有人舰载机定点着陆，无人舰载机具有智能化程度高、安全可靠、不受环境因素限制、无人员伤亡等优势。

无人舰载机陆基定点着陆试验既保证了舰载无人机系统的安全，又为舰载无人机在舰上拦阻着陆提供了技术储备和支撑。定点着陆不同于常规的着陆，常规着陆对着陆点精度要求不高，且着陆时控制无人机以较低的升降速度“飘落”着陆；而定点着陆对着陆点精度要求较高，整个着陆下滑过程无人机精确跟踪着陆下滑轨迹线，使无人机以固定姿态和升降速度实现“撞击式”着陆。

现有技术中存在如下问题：①舰载无人机从进场平飞段到着陆下滑段平稳过渡的问题；②舰载无人机精确跟踪着陆下滑线的问题；③舰载无人机着陆时机头对准跑道中心线的问题。

发明内容

本发明的主要目的有：①解决舰载无人机从进场平飞段到着陆下滑段平稳过渡的问题；②解决舰载无人机精确跟踪着陆下滑线的问题；③解决舰载无人机着陆时机头对准跑道中心线的问题。

为实现上述技术效果，本申请的技术方案如下：

一种舰载无人机定点着陆的自主控制方法，其特征在于：包括高度导引段的控制方法、二维导引段的控制方法和末端导引段的控制方法；舰载无人机在整个着陆过程中，首先进入高度导引段，通过高度导引段的控制方法跟踪下滑轨迹，进行轨迹粗调；在相对机场高度200m时进入二维导引段，通过二维导引段的控制方法实现对轨迹的精确跟踪；在相对机场高度15m时进入末端导引段，通过末端导引段的控制方法实现无人机着陆时机头对准跑道中心线。

所述高度导引段的控制方法纵向跟踪高度轨迹，发动机控制空速，所述二维导引段的控制方法纵向跟踪高度轨迹，发动机控制地速跟踪前向距离，所述末端导引段的控制方法纵向控制升降速度，发动机控制地速跟踪前向距离，航向由协调转弯切换为纠偏控制；通过分别对高度导引段、二维导引段和末端导引段的纵向、横向、航向以及发动机通道进行控制律设计，实现舰载无人机定点着陆。

所述高度导引段的控制方法，根据舰载无人机的质量设置相应的下滑指示空速目标值，采用前向距离差插值得到高度的跟踪目标值，在高度导引段控制舰载无人机跟踪高度轨迹，发动机采用油门空速闭环控制器，纵向高度‐升降速度控制模态控制舰载无人机跟踪高度轨迹，横向副翼通道控制为直线航迹跟踪，方向舵通道为协调转弯。

利用惯性测量单元实时测量得到的三轴角速率信息(p,q,r)，其中：滚转角速率p，俯仰角速率q，偏航角速率r；利用惯性导航系统测得三轴姿态信息(φ,θ,ψ)，其中：滚转角φ，俯仰角θ，偏航角ψ；

高度导引段纵向控制律为：

根据舰载无人机本体特性，控制律设计中，实现舰载无人机高度导引段纵向姿态控制的控制律设计思路如下：

(1)式中控制参数为俯仰角速率阻尼系数，控制参数为俯仰角阻尼系数，控制参数为俯仰角比例系数，(2)式中控制参数为升降速度比例系数，控制参数为升降速度积分系数，(3)式中控制参数为高度比例系数；