[发明专利]一种固定翼无人机环绕飞行的导航方法

说明书

一种固定翼无人机环绕飞行的导航方法，属于无人机航路规划技术领域。给定环绕点经纬度及环绕半径，计算无人机期望航向与侧偏，得到圆形航路，由环绕点与环绕半径可生成一个以圆形航路为内切圆的方形航路。无人机切入航路后，可沿圆形航路环绕圆心飞行，移动圆心则可使无人机按圆心移动方向螺旋前进。方形航路用于兼顾环绕飞行与防止长时间滚转运动姿态传感器出现零位漂移。有效解决了围绕兴趣点飞行执行任务，或跟踪车辆、船只等慢速移动目标的问题。

技术领域

本发明涉及一种固定翼无人机环绕飞行的导航方法，属于无人机航路规划技术领域。

背景技术

固定翼无人机具有飞行速度高，航程远等优点，在现代军事或民用领域都有着极其广泛的应用前景。

目前固定翼无人机的航路规划中，一般为多点连线的直线航路、定航向飞行或固定滚转角盘旋等方法。此类导航方法运用广泛、简单易用，但对于特殊任务需要围绕兴趣点飞行执行任务，或跟踪车辆、船只等慢速移动目标的情况下，往往需要提前得到兴趣点及车辆或船只确定时间的确定路线，对于突发情况则无法及时规划。固定滚转角盘旋则无法固定盘旋位置，且无人机长时间连续滚转则容易造成姿态传感器的零位漂移。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种固定翼无人机环绕飞行的导航方法，给定环绕点经纬度及环绕半径，计算无人机期望航向与侧偏，得到圆形航路。由环绕点与环绕半径可生成一个以圆形航路为内切圆的方形航路。无人机可沿圆形航路或方形航路环绕给定点飞行。

本发明的技术解决方案是：一种固定翼无人机环绕飞行的导航方法，无人机飞行时实时接收地面站发送的切入环绕飞行指令、方形航路飞行指令和正常航路飞行指令；

若接收到切入环绕飞行指令，则实时循环判断无人机当前位置与切入环绕飞行指令中的环绕中心的距离是否在切入环绕飞行指令中的环绕半径预设距离范围内；若在预设范围内，则按切入环绕飞行指令进入环绕飞行，并计算无人机环绕飞行控制指令，控制无人机按环绕飞行指令中预设圆形航路环绕飞行；若不在预设范围内，则按切入环绕飞行指令进入航向飞行，并计算无人机航向飞行控制指令，控制无人机向环绕飞行指令中预设圆形航路飞行；

若接收到方形航路飞行指令，则按方形航路飞行指令进入方形航路飞行，并计算无人机方形航路飞行控制指令，控制无人机按方形航路飞行指令中预设方形航路飞行；

若接收到正常航路飞行指令，按正常航路飞行指令进入预设正常航路飞行，并计算无人机正常航路飞行控制指令，控制无人机按正常航路飞行指令中预设正常航路飞行。

进一步地，所述无人机航向飞行控制指令为其中，φ_c为无人机滚转角指令，为偏航角到滚转角的增益，ψ_c为航向给定值，ψ为航向实时值。

进一步地，所述无人机环绕飞行控制指令为：

φ_law＝φ_trim+φ_c；

其中，φ_c为无人机滚转角指令，为偏航角到滚转角的增益，ψ_c为航向给定值，ψ为航向实时值，v为无人机实时速度，g为重力加速度，R为环绕半径，Z为无人机实时侧偏值，Z_c为侧偏给定值，φ_trim为滚转补偿，φ_law为无人机的滚转角输出指令。

进一步地，当无人机在航向飞行时，航向给定值ψ_c为无人机当前位置与环绕中心连线并指向圆形航路的方向；当无人机在圆形航路环绕飞行时，航向给定值ψ_c为圆形航路在无人机当前位置的切线方向。