一種實現飛行體驗功能的無人通用飛機飛行控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航空技術領域，具體涉及一種實現飛行體驗功能的無人通用飛機飛行控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著國內低空空域的開放，通用航空將迎來一個巨大的發展機遇。通用飛機飛行員不足是我國通用航空發展的一個瓶頸。無人駕駛的通用飛機將極大緩解這一問題。飛行控制系統是實現無人駕駛通用飛機的關鍵，合理的控制邏輯(控制方法)設置是無人駕駛通用飛機飛行控制系統設計的重要環節。此外，一般的通用飛機乘客往往都沒有飛行駕照，不具備駕駛飛機的資格，而大多數乘客都有體驗飛行的意愿，通過在飛控系統中引入飛行體驗功能，并限制體驗飛行的控制權限，既可以滿足乘客的飛行意愿，增強飛機娛樂體驗，又能確保飛機安全。具有飛行體驗功能的無人駕駛通用飛機必須充分考慮飛行安全問題，通過飛行邊界保護、安全監控和告警和地面控制站超控等功能，多方面全方位保護乘客和飛機的安全。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是:提出一種實現飛行體驗功能的無人通用飛機飛行控制方法，可以實現一種通用飛機自動起飛、空中自主飛行、自動進場著陸，在空中自主飛行階段，允許無飛行執照的乘客進行體驗飛行，通過飛行邊界保護功能確保不影響飛行安全。
[0004]本發明的技術方案是:一種實現飛行體驗功能的無人通用飛機飛行控制方法，基于無人通用飛機飛行控制系統，所述無人通用飛機飛行控制系統包括均與地面控制站通信的內環的飛行姿態控制回路1、中環的飛行軌跡控制回路2和外環的飛行管理回路3，所述姿態控制回路I包括俯仰姿態控制模塊101、滾轉控制模塊102和偏航控制模塊103，所述軌跡控制回路2包括高度控制模塊201、速度控制模塊202和航向控制模塊203，所述飛行管理回路3包括航跡規劃模塊301和任務管理模塊302，包括以下步驟:
[0005]步驟一:當無人通用飛機執行起飛任務時自動運行自動起飛模態；
[0006]步驟二:無人通用飛機完成起飛任務后，自動切換到空中自主巡航飛行模態，通用飛機在空中飛行時，空中自主巡航飛行模態始終運行；空中自主巡航飛行模態運行過程中，乘客能夠手動切入到有限權限體驗飛行模態進行飛行體驗，有限權限體驗飛行模態運行時，內環的飛行姿態控制回路I接受通用飛機座艙中駕駛桿和腳蹬的指令對飛機姿態實施控制，此時來自駕駛桿和腳蹬的指令控制權限不超過66.6%，其余33.4%權限仍由空中自主巡航飛行模態控制，乘客完成飛行體驗后，手動退出有限權限體驗飛行模態，或者乘客一定時間內未對飛機施加操縱，則自動退出有限權限體驗飛行模態，空中自主飛行模態控制獲得100%控制權限；
[0007]步驟三:當無人通用飛機接近目的地時，自動并切換至自動進場著陸模態。
[0008]步驟三中所述的一定時間，根據無人通用飛機所處飛行狀態自動確定退出時間，退出時間在5 — 10秒之間取值。
[0009]無人通用飛機運行自動起飛模態或自動進場著陸模態時，不允許切換至有限權限體驗飛行模態。
[0010]所述限權限體驗飛行模態具有控制增穩、飛行邊界保護、安全監控與告警功能，飛行邊界保護功能包括迎角限制、側滑角限制、過載限制、空速限制、俯仰角限制和滾轉角限制，安全監控與告警功能用于當有限權限體驗飛行模態運行時提供飛機狀態可能偏離正常狀態的監控與告警。
[0011]地面控制站對自動起飛模態、空中自主巡航飛行模態、有限權限體驗飛行模態以及自動進場著陸模態均可以超控，當無人通用飛機在空中偏離正常飛行狀態時，或者任務發生變更時，地面操縱員可以對無人通用飛機實施控制，地面的操縱員對無人通用飛機的控制通過飛行管理回路或直接通過姿態控制回路實現，當地面操縱員完成無人通用飛機飛行狀態糾正或者任務變更后，可以將控制權限返還至空中自主巡航飛行模態，但是當無人通用飛機處于起飛或著陸階段時，不允許地面操縱員返還控制權限。
[0012]地面控制站超控控制優先權高于空中自主巡航飛行權限和有限權限體驗飛行優先權，空中自主巡航飛行權限高于有限權限體驗飛行優先權。
[0013]本發明的優點是:本發明在空中自主飛行模態中引入有限權限體驗飛行模態，提高用戶乘坐體驗，同時通過飛行邊界保護以及地面控制站超控功能，確保飛行安全。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明無人通用飛機飛行控制系統回路示意圖。
[0015]圖2是本發明無人通用飛機飛行控制系統各控制回路功能示意圖。
[0016]圖3是本發明邏輯示意圖。
[0017]圖4是飛行模態功能示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明做進一步描述，請參閱圖1至圖4。
[0019]一種實現飛行體驗功能的無人通用飛機飛行控制方法，基于無人通用飛機飛行控制系統，如圖1及圖2所示，所述無人通用飛機飛行控制系統包括均與地面控制站通信的內環的飛行姿態控制回路1、中環的飛行軌跡控制回路2和外環的飛行管理回路3，所述姿態控制回路I包括俯仰姿態控制模塊101、滾轉控制模塊102和偏航控制模塊103，所述軌跡控制回路2包括高度控制模塊201、速度控制模塊202和航向控制模塊203，所述飛行管理回路3包括航跡規劃模塊301和任務管理模塊302，內環的飛行姿態控制回路I通過反饋控制，實現通用飛機姿態的穩定和控制，包括俯仰姿態穩定與控制、滾轉姿態穩定與控制以及偏航控制，所述中環的軌跡控制回路2通過反饋控制，實現高度保持和控制、速度保持和控制以及航向保持和控制，所述飛行管理回路3實現通用飛機飛行任務管理和航跡規劃；具體方法包括以下步驟，如圖3及圖4所示。
[0020]步驟一:當無人通用飛機執行起飛任務時自動運行自動起飛模態；
[0021]步驟二:無人通用飛機完成起飛任務后，自動切換到空中自主巡航飛行模態，通用飛機在空中飛行時，空中自主巡航飛行模態始終運行；空中自主巡航飛行模態運行過程中，乘客能夠手動切入到有限權限體驗飛行模態進行飛行體