[发明专利]一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法

摘要

本发明提供了一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法，根据跑道、绳钩回收车位置和方向信息以及窗口点和着陆点信息等自动生成绳钩回收和滑跑回收航线，引导无人机安全回收。本发明提出的跑道和绳钩双模回收航线自动生成方法，与之前的手动回收航线规划方式相比，由于利用了飞机或绳钩回收车在回收场地的位置信息从而计算出了需要的回收参数，不再需要人工进行估算，提高了回收航线的精确度以及无人机回收的安全性和可靠性；同时本发明在接收了回收场地参数后自动生成回收航线，免除了操作员在图上作业的不便，极大地提高了工作效率。

主权项

1.一种适用于双模回收的无人机航线自动生成方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：获取无人机在跑道上的初始点S点的经纬度坐标(L_s，B_s)和差分GPS高度H_s，获取方向点D点的经纬度坐标(L_D，B_D)，方向点D点为无人机沿跑道滑行2至3公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(L_s，B_s)，转换为平面直角坐标下的位置(X_s，Y_s)，并将方向点经纬度坐标(L_D，B_D)，转换为平面直角坐标下的位置(X_D，Y_D)，根据初始点和方向点的位置计算出跑道方向角α，即跑道与正北方向的夹角为：步骤2：操作员输入滑跑回收时无人机的着陆点与初始点之间的距离D_SL，根据高斯坐标转换公式，将初始点经纬度坐标(L_s，B_s)，转换为平面直角坐标下的位置(X_s，Y_s)，用初始点位置(X_s，Y_s)，距离D_SL以及跑道方向角α计算出着陆点L点位置(X_L，Y_L)为：将着陆点位置(X_L，Y_L)转换成经纬度坐标(L_L，B_L)；步骤3：获取撞线点H点经纬度坐标(L_H，B_H)，方向点D点经纬度坐标(L_VD，B_VD)，其中撞线点为无人机撞线时绳钩回收车的位置，方向点为绳钩回收车沿着车头方向行驶1公里所到达的位置，根据高斯坐标转换公式，将撞线点经纬度坐标(L_H，B_H)，转换为平面直角坐标下的位置(X_H，Y_H)，并将方向点经纬度坐标(L_VD，B_VD)，转换为平面直角坐标下的位置(X_VD，Y_VD)，根据撞线点和方向点的位置计算出绳钩回收方向角β，方向角β为无人机撞线回收时的航线方向与正北方向的夹角，计算公式为：操作员输入绳钩回收航线窗口点W_C点至撞线点H点的水平距离D_2ToH；步骤4：系统指挥员根据场地、空间、飞机状态条件选择回收模式，若准备回收前机场跑道、飞机起落架准备就绪，则选择滑轮着陆，若回收空间有限或回收场地不允许着陆回收，则选择绳钩回收，若为滑轮着陆，则进入跑道回收航线自动规划流程，即进入步骤5；若为绳钩回收，则进入绳钩回收航线自动规划流程，即进入步骤6；步骤5：若为跑道回收，则依据以下步骤进行：步骤5.1：回收航线规划模块接受跑道回收参数：跑道方向角α，着陆点经纬度坐标(L_L，B_L)，跑道回收航线进入点S_R点至窗口点W_R点的距离D_1To2，差分GPS高度H_s，将着陆点经纬度坐标(L_L，B_L)，转换为平面直角坐标下的位置(X_L，Y_L)；步骤5.2：跑道回收从正向和逆向两个方向进行，正向回收方向角α′＝α，逆向回收方向角α′＝α+π，可生成正向和逆向两条跑道回收航线；步骤5.3：跑道回收航线为4个航点组成的折线，其中S_R点为航线进入点，W_R点为窗口点，L点为着陆点，C点为纠偏点，S_R点和W_R点相对跑道的高度均为h，依次生成4个航点的经纬度以及S_R点和W_R点的高度：步骤5.3.1：计算S_R点直角坐标位置：将S_R点直角坐标(X_SR，Y_SR)转换成经纬度坐标(L_SR，B_SR)，S_R点高度为：H_SR＝H_s+h；步骤5.3.2：计算窗口点W_R点的直角坐标位置：将W_R点直角坐标(X_VR，Y_WR)转换成经纬度坐标(L_WR，B_WR)，W_R点高度：H_WR＝H_s+h；步骤5.3.3：着陆点L点的经纬度坐标为(L_L，B_L)；步骤5.3.4：计算C点直角坐标位置：将C点直角坐标(X_C，Y_C)转换成经纬度坐标(L_C，B_C)；由此生成跑道回收航线；步骤6：若为绳钩回收，则依据以下步骤进行：步骤6.1：接受绳钩回收参数：撞线点H点经纬度坐标(L_H，B_H)，绳钩回收方向角β，绳钩回收航线窗口点W_C点至撞线点H点的水平距离D_2ToH，差分GPS高度H_s，将撞线点经纬度坐标(L_H，B_H)，转换为平面直角坐标下的位置(X_H，Y_H)；步骤6.2：撞线回收从正向和逆向两个方向进行，正向回收方向角β′＝β，逆向回收方向角β′＝β+π，生成正向和逆向两条撞线回收航线；步骤6.3：撞线回收航线为6个航点组成的折线，其中S_C点为航线进入点，W_C点为窗口点，无人机在W_C与A₁点之间撞线回收，若无人机没有成功撞线回收，则进入A₁、A₂、A₃、A₄点进行复飞调整，然后再进入S_C点重新准备撞线回收；6个航点相对回收场地的高度均为h，依次生成6个航点的经纬度和高度；步骤6.3.1：计算S_C点直角坐标位置：将S_C点直角坐标(X_SC，Y_SC)转换成经纬度坐标(L_SC，B_SC)；步骤6.3.2：计算W_C点直角坐标位置：将W_C点直角坐标(X_WC，Y_WC)转换成经纬度坐标(L_WC，B_WC)；步骤6.3.3：计算A₁点直角坐标位置：将A₁点直角坐标(X_A1，Y_A1)转换成经纬度坐标(L_A1，B_A1)；步骤6.3.4：计算A₂点直角坐标位置：将A₂点直角坐标(X_A2，Y_A2)转换成经纬度坐标(L_A2，B_A2)；步骤6.3.5：计算A₃点直角坐标位置：将A₃点直角坐标(X_A3，Y_A3)转换成经纬度坐标(L_A3，B_A3)；步骤6.3.6：计算A₄点直角坐标位置：将A₄点直角坐标(X_A4，Y_A4)转换成经纬度坐标(L_A4，B_A4)；步骤6.3.7∶6个航点的高度均为H＝H_s+h；由此生成绳钩回收航线。