專利名稱：一種無人機著陸下滑初始段的引導方法
技術領域：
本發明涉及一種無人機著陸下滑初始段的引導方法，屬于無人機飛行控制領域。
背景技術：
著陸過程是無人機整個自主飛行過程中最為復雜的環節，
圖1給出了無人機的整個著陸過程。無人機完成航線飛行后，進入調整段飛行。當進入著陸窗口后，無人機進入下滑段飛行；當高度小于規定值時，進入拉平段飛行；接地后進入著陸滑跑段。無人機進入調整段飛行后，飛控計算機實時判斷當前狀態是否進入了著陸窗口。當進入著陸窗口時，無人機沿期望著陸軌跡著陸，期望著陸軌跡高度Hg是待飛距離Dt()g。的函數，待飛距離是指無人機距理想著陸點的水平距離，圖2給出了待飛距離Dtog。和高度差的定義，無人機距著陸窗口中心點O處的高度差可用于判斷無人機是否進入著陸窗口。如果無人機由于干擾等原因沒有進入著陸窗口，無人機需要重新進入調整段進行調整飛行，使無人機進入著陸窗口，從而進入后續著陸飛行階段。調整段的航段一般為水平直線，著陸窗口一般是垂直于調整段的航段的矩形平面，調整段的航段在著陸窗口與之相交，著陸窗口大小以其高度和寬度表示。著陸下滑期望軌跡為一條相對跑道平面具有一定傾角的直線，其起始點為著陸窗口的中心O點，末點為處于拉平開始高度處。無人機進入著陸窗口后，采用一定的引導方法引導無人機跟蹤著陸下滑期望軌跡，通常采用無人機高度與著陸下滑期望軌跡高度之差實現引導，將該引導信號輸入給飛行控制系統，由飛行控制系統實施控制消除無人機高度與著陸下滑期望軌跡高度之差。飛行控制系統由內外兩個回路組成，控制框圖如圖3所示。內回路為姿態控制回路，是由無人機的俯仰角反饋Θ、俯仰角速率0^反饋構成，用于得到升降舵舵偏角δζ指令。外回路為高度h反饋控制回路，用于得到內回路所需要的俯仰角給定指令Θ g。圖3中Kp、Ki和Kd為升降舵回路控制律參數，八}!為著陸下滑期望軌跡高度取(0_。)與實際高度h的差值，進入著陸窗口后，當存在高度差時，高度差通過外回路控制律解算得到俯仰角給定指令，再經過內回路控制律解算得到升降舵舵偏角指令，控制無人機消除高度差。通常外回路比例通道具有限幅環節，防止過大的高度偏差產生過大的俯仰角給定指令，致使升降舵舵偏角過大，導致飛行危險。當過大的高度差使俯仰角給定值達到限幅值時，此時無人機放棄了著陸下滑期望軌跡跟蹤控制，僅進行俯仰角控制。此時，若存在順風或逆風干擾，將導致無人機著陸接地點散布過大。進入著陸窗口時較大的高度偏差直接作為引導信號輸入給飛行控制系統，可能致使無人機放棄著陸下滑期望軌跡的跟蹤控制，達不到接地指標要求。因此，如何使無人機在進入著陸窗口后存在較大的高度偏差時仍能沿期望下滑軌跡著陸，這對于自主飛行的無人機來說是非常關鍵的。發明內容
本發明的目的是提出一種無人機著陸下滑初始段的引導方法。根據無人機進入著陸窗口后的高度偏差生成一個新高度給定指令Hgreal (其中，該新高度指令HgMal是著陸下滑期望軌跡高度Hg(Dt()g。)、實時高度偏差Ah和時間t的函數)，采用新高度給定指令HgMal與無人機高度h之差力引導信號輸入給飛行控制系統，引導無人機實現著陸下滑期望軌跡的跟蹤控制。本發明的著陸下滑初始段的引導方法通過以下步驟實現:步驟一:計算無人機進入著陸窗口時的聞度_ Λ//
權利要求
1.一種無人機著陸下滑初始段的引導方法，其特征在于: 步驟一:計算無人機進入著陸窗口時的高度差
2.根據權利要求1所述的一種無人機著陸下滑初始段的引導方法，其特征在于:所述的衰減速率的取值范圍為0.03 0.1。
3.根據權利要求1所述的一種無人機著陸下滑初始段的引導方法，其特征在于:所述的門限值dHtg的取值范圍為0.5m 10m。
4.一種帶導引模塊的飛行控制系統，其特征在于:所述的引導模塊以無人機實際高度h和期望著陸軌跡高度Hg作為輸入，計算無人機進入著陸窗口時的高度I JR然后根據所述高度差M確定并輸出新高度給定指令Hgreal，根據所述的新高度給定指令HgMal計算得到引導信號輸入給飛行控制系統。
全文摘要
本發明公開了一種無人機著陸下滑初始段的引導方法。本發明根據無人機進入著陸窗口時的無人機高度與著陸下滑期望軌跡高度之差，生成一個新高度給定指令。新高度給定指令與無人機高度之差作為飛行控制系統的外回路輸入信號，引導無人機實現著陸下滑期望軌跡的跟蹤控制。該方法避免了傳統控制方法因無人機高度與著陸下滑期望軌跡高度的大高度差，致使外回路控制律解算出的俯仰角給定指令達到限幅值，導致無人機放棄期望軌跡的跟蹤控制。當順風或逆風干擾存在時，本發明中新高度給定指令與無人機高度之差的引導信號仍然較小，能保證無人機沿著陸下滑期望軌跡著陸，使接地點狀態達到技術指標要求。
文檔編號G05D1/10GK103116359SQ201310032069
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者王勇, 郝現偉 申請人:北京航空航天大學