[发明专利]一种用于无人飞机的自主导航制导方法

摘要

本发明披露了一种应用于无人飞机的自主导航制导方法，包括基于速度矢量场的航路规划方法和基于非线性导航逻辑制导律的航迹跟踪制导方法。该航路规划方法将无人飞机飞行区域视为速度场区域，在该区域内目标点产生牵引场，它对规划点产生牵引速度；威胁区域产生规避场与导引场，它对规划点产生规避速度与导引速度，在规划合速度作用下，规划点运动的轨迹即为待规划的航路。该航迹跟踪方法是根据给定航迹，结合无人飞机的当前位置、姿态信息及探测步长，给出非线性的导航逻辑制导指令，并通过加速度与滚转角之间的转化关系，将非线性的制导指令转化为滚转角指令，通过飞控系统实现航迹跟踪。本发明实现简单，实时性好，具有很强的实际应用前景。

主权项

一种用于无人飞机的自主导航制导方法，包括导航方法和制导方法，其特征在于：（一）、所述导航方法使用了基于速度矢量场的航路规划方法，即将规划空间视为场的作用区域，目标点、威胁区域看作速度场源；规划质点在矢量场的作用下，产生合速度，导引规划点绕过威胁区域，抵达目标点，该合速度即为无人飞机航路的规划速度，而规划点在合速度场下的运动轨迹正是待规划的飞行航路；其具体步骤为：A、进入自主导航模式；B、接收无人飞机位置信息、状态信息和环境信息；C、根据接收到的位置信息、状态信息和环境信息，并结合目标信息，计算规划点所受牵引场、规避场以及导引场场强，叠加三个场强得到规划速度；D、用规划速度与导航模块调用周期的乘积与当前无人飞机位置叠加即得到下一时刻需要到达的航点位置信息；E、以上B-D步骤迭代进行，直到无人飞机到达目标点；F、退出自主导航模式；（二）、所述制导方法使用了基于非线性导航逻辑制导律的航迹跟踪方法，即：根据航路规划给出的目标点的位置信息，结合无人飞机的当前位置、姿态信息及探测步长，给出非线性的制导指令，通过飞控系统执行指令从而实现在线航迹跟踪功能，其具体步骤为：a)将导航模块规划出的目标点与无人飞机的当前位置点构成的直线作为目标航迹，并将该直线的斜率角作为视线角λ；b)用当前无人飞机的速度方向角γ减去视线角λ，即为非线性加速度指令中所需的角度η；c)根据得出的角度η得到非线性的加速度指令；d)将该加速度指令转化为滚转角指令；e)依据该滚转角指令并结合无人飞机飞控系统完成航迹跟踪。