[发明专利]一种飞行器在等高航路点间的定高度大圆飞行实现方法

摘要

本发明涉及一种飞行器在等高航路点间的定高度大圆飞行实现方法，其特征在于步骤如下：通过计算实际飞行航线与理想大圆航线之间的实时偏差，给出了飞行器实现两等高点之间的定高度大圆飞行的具体实施步骤，进而可拓展至多等高航路点间的定高度大圆飞行。通过对该方法进行仿真验证可知，其通过对飞行器的实时高度和实时方位的调整很好的解决了飞行器沿大圆定高度飞行的实现问题，精度高，并且对飞行器的机动能力要求较弱，所以可以应用于多种研究对象。

主权项

1.一种飞行器在等高航路点间的定高度大圆飞行实现方法，其特征在于步骤如下：步骤1将经纬高坐标转换到″R_g2″坐标系：首先利用下述公式将给出的预置航路点的经纬高坐标转换到″R_d″坐标系：X＝(Re+H₀)cosφ₀cosλ₀Y＝(Re+H₀)cosφ₀sinλ₀Z＝(Re+H₀)sinφ₀其中Re＝6378137m，λ₀，分别表示给定点的经度、纬度，单位为弧度；H₀为给定点的高度；X，Y，Z分别表示给定点在″R_d″坐标系下对应的三坐标；所述″R_d″坐标系为地心系，定义为：坐标原点为地心，X轴在赤道平面内并指向首子午线方向，Z轴指向北极，Y轴通过右手法则确定；再转换到″R_g2″坐标系：为给定点在″R_g2″坐标系下对应的坐标；其中：从″R_d″坐标系到″R_g2″坐标系的旋转矩阵其中：λ₁、H_n为两个预置等高航路点之一的经纬高；所述″R_g2″坐标系坐标定义为：原点为地心，X轴指向其正北方向，Y轴指向天，Z轴指向其正东方向；步骤2计算飞行器初始速度：令为飞行器在″R_g2″坐标系下的实时速度矢量，以和表示两个预置航路点在″R_g2″坐标系下的坐标，通过对初始化，其中为对应的单位向量，″.″为点乘符号，″×″为叉乘符号；步骤3判断飞行器当前是否需要终止飞行：以表示″R_g2″坐标系下从地心指向飞行器当前位置的向量，当飞行器距第二个预置航路点(目标点)的距离小于飞行器在一个步长的最大飞行距离时，则飞行器终止飞行；否则，执行下一步骤；步骤4计算飞行器实现定高度大圆飞行的实时过载：根据飞行器实际飞行航线与理想大圆航线之间的实时偏差来计算在″R_g2″坐标系下飞行器沿大圆定高飞行的实时过载其中为对应的单位向量，ε_n为向心加速度所对应的过载的大小，n_H为高度方向偏差调节系数，n_B为大圆法向偏差调节系数，表示在″R_g2″坐标系下预定大圆飞行平面的法向量；所述nH=-K1·ΔH-K2·ΔH.,]]>所述nB=-K1·ΔB-K2·ΔB.,]]>所述ϵn=Vn2/(g·|r→g2|),]]>其中K₁、K₂分别取0.025和0.07，g为重力加速度，取9.8；ΔH和分别为飞行器的当前海拔高度上的偏差和高度变化率；ΔB和分别为大圆法向偏差和法向偏差的变化率；所述ΔH＝H_t-H_n，其中H_t为飞行器的当前海拔高度，所述ΔH.=(V→g2T·dt)·r→g2;]]>所述ΔB=r→g2T·e→g20;]]>所述ΔB.=(V→g2T·dt)·e→g20;]]>步骤5：计算飞行器在″R_g2″坐标系下的实时速度和实时矢径其中为对应的单位向量；步骤6计算飞行器在″R_g″坐标系下的实时坐标：令飞行器在″R_g″坐标系下的实时坐标为则步骤7计算飞行器在″Rc″坐标系下的实时坐标：令飞行器在″Rc″坐标系下的实时坐标为″R_g″和″Rc″的坐标原点在″R_g2″坐标系下对应的坐标分别为和″R_d″坐标系到″Rc″坐标系的转换矩阵为则其中，表示从″R_g″坐标系到″Rc″坐标系的转换矩阵(可通过式1.5计算得到，用λ′替换λ₁、替换)，λ′、0为″Rc″坐标系原点的经纬高；所述″Rc″为战区坐标系，定义为由给定的、位于地面上的坐标原点确定的北天东坐标系；所述″R_g″为当地北天东坐标系，定义为坐标原点为位于地面上的选定点，X轴指向其正北方向，Y轴指向天，Z轴指向其正东方向；所述和根据经纬高坐标到″R_g2″坐标系的转换步骤得到。