[发明专利]一种基于改进的转弯半径的固定翼编队控制方法

说明书

本发明提供一种基于改进的转弯半径的固定翼编队控制方法，该方法在跟踪原始期望点附近引入了超前跟踪点和滞后跟踪点的概念，并将跟踪距离分为远距、中距和近距三种情况；在长机保持直线飞行时，僚机横侧向指令主要由航迹误差生成，期望点根据远距、中距、近距不同情况分别计算；在长机转弯时，根据编队的飞行形式，僚机横侧向指令会加入长机的转弯半径和指定误差实时反馈，保证转弯过程中僚机也能迅速的跟踪到期望点，进而让编队快速收敛到期望的队形。本发明提高了固定翼编队飞行的鲁棒性，使得在长僚机模式下的编队跟踪，相比于L1非线性制导律和传统PID控制律有更好的性能。

技术领域

本发明属于定位导航与控制技术技术领域，尤其涉及一种基于改进的转弯半径的固定翼编队控制方法。

背景技术

随着微电子传感器、嵌入式处理器和通信技术的迅速发展，多无人机编队控制系统已成为论文广泛研究的课题。编队技术在科学研究，交通运输，地质勘测以及未来无人作战的国防领域都具有非常重要的工程应用价值。

固定翼不同于旋翼和机器人，具有最小的失速正速度和最小的转弯半径限制。僚机在编队队形保持阶段需要实时跟踪动态的坐标点，并没有预定的航线。对于固定翼飞机而言，传统的控制方法难以实现对动态目标点的实时跟踪。且当僚机不断靠近期望点时，外界微小的扰动就会造成僚机期望滚转角剧烈的震荡影响固定翼编队飞行的鲁棒性。

发明内容

发明目的：为解决现有技术难以实现对动态目标点的实时跟踪等问题，本发明提供一种基于改进的转弯半径的固定翼编队控制方法。

技术方案：本发明提供一种基于改进的转弯半径的固定翼编队控制方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1：将长机在GPS坐标系下的坐标L(l，λ，h)转换为在UTM坐标系下的坐标L^u(x₁，y₁，z₁),且令僚机相对于长机的设定偏差为e_F→L(x，y，z)；

步骤2：根据僚机与长机的实时距离，确定僚机的期望点的位置；在长机保持直线飞行时，僚机当前位置与期望点的连线构成僚机的期望飞行轨迹，僚机按照期望飞行轨迹飞行；

步骤3：在长机转弯时，连接期望点B和僚机的实际位置A，构成线段AB，AB与当前时刻僚机航向的夹角为以AB为底边，以与互余的角为底角，确定一个等腰三角形；该等腰三角形的顶点为点C，结合正弦定理，求出该等腰三角形的腰长R_c；

步骤4：根据编队的飞行模式、腰长R_c、设定偏差e_F→L(x，y，z)，并将长机的转弯半径R_L将作为实时反馈，得到僚机的最优转弯半径和期望翻滚转角，僚机按照最优转弯半径和期望翻滚转角飞行。

进一步的，所述步骤2中确定僚机的期望点的位置的具体方法如下所示：