[发明专利]动态视线信息辅助的无人飞行器视场保持导引方法及系统

说明书

本发明公开了一种动态视线信息辅助的无人飞行器视场保持导引方法及系统，该方法中采用了考虑过载约束的视场保持制导律；具体来说，对于偏航方向，以动态视线为基准线，根据飞行器与目标的相互运动关系，采用比例导引律实时调整飞行器轨迹；俯仰方向，为了保证在特定距离时目标在目标探测器最大视场角范围内，飞行器始终锁定目标区域中心点飞行，在动态视线为基准线的基础上将姿态角约束为合适范围。

技术领域

本发明涉及飞行器制导控制领域，具体涉及一种动态视线 信息辅助的无人飞行器视场保持导引方法及系统。

背景技术

近年来无人飞行器执行目标区域探测并以特定状态降落 交汇一直是热门话题，典型实例包括战斗机在航母着陆，搜救 直升机降落到指定区域，无人机将快递送至指定区域，空地飞 行器攻击某一区域中特定目标等。

常见的技术难题有目标区域识别与锁定，在飞行过程中需 要对姿态进行控制从而保证目标信息不丢失，最后以特定状态 落入指定区域。特别地，对于空投类飞行器打击地面目标的场 景，因其飞行时间相对较短，带来的挑战更大。针对飞机类载 机投放的无人机飞行器，其发射高度在一定区间变化的特点， 综合考虑其中制飞行轨迹方案的规律及需求，一些学者提出了 一种适应大发射场高范围的新型空地飞行器俯仰姿态方案通 用设计方法。

但是这些方法中存在诸多缺陷需要克服，比如图像寻的导 引头由于视场较小，仅仅通过陀螺仪等姿态测量传感器提供的 信息，无法保证空地飞行器对威胁目标的高概率目标捕获，飞 行器飞行一段时间后，飞行器姿态稳定性可能不足以在极端条 件下保证目标一直在视场内，有些方案需要在飞行过程中更换 制导率或者分段制导，可能在切换点处有抖振；有的飞行器难 以在小范围区域内识别特定目标；还有的飞行器由于参数不易 调节，该制导律计算复杂度高，在工程实时性可能降低，最终 控制效果可能下降。

由于上述原因，本发明人对现有的控制方法、动态视线信 息及飞行器视场做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上 述问题的控制方法及系统。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一 种动态视线信息辅助的无人飞行器视场保持导引方法及系统， 该方法中采用了考虑过载约束的视场保持制导律；具体来说， 对于偏航方向，以动态视线为基准线，根据飞行器与目标的相 互运动关系，采用比例导引律实时调整飞行器轨迹；俯仰方向， 为了保证在特定距离时目标在目标探测器最大视场角范围内， 飞行器始终锁定目标区域中心点飞行，在动态视线为基准线的 基础上将姿态角约束为合适范围，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以一种动态视线信息辅 助的无人飞行器视场保持导引方法，其特征在于，该方法包括 如下步骤：

步骤1，通过载机抛出无人飞行器，

步骤2，所述无人飞行器惯性飞行预定时间t_z0后采用比例 积分法调整偏航方向偏差，通过视场角限制姿态角来约束俯仰 方向偏差；

步骤3，在所述无人飞行器进入末制导段以后，采用比例 导引法调整偏航方向偏差，通过终端角限制的姿态角约束俯仰 方向偏差。

其中，在步骤2中，所述预定时间t_z0为0.3～0.5s，所述无 人飞行器在被抛出t_z0时间后，到达启控点。

其中，在步骤2中，采用比例积分法调整偏航方向偏差的 过程中，通过下式(1)实时获得初始制导段偏航方向需用过 载：

u_z1＝k_pze_ψ+k_iz∫e_ψdt+k_Lz1e_Lz (1)

其中，u_z1表示初始制导段偏航方向需用过载；