申请/专利权人：西安爱生技术集团有限公司

申请日：2024-02-26

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN118209104A

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.18#公开

摘要：本发明提供了一种滑跑型固定翼无人机自动驶入驶出航迹规划方法。规划包含道路条件约束所需进行的转弯和掉头操作，同时根据不同类型航段设置两种速度模式，从而提升滑跑型固定翼无人机起飞准备、系统撤收、再次出动的自主化能力。

主权项：1.一种滑跑型固定翼无人机自动驶入驶出航迹规划方法，其特征在于步骤如下：步骤一：机务人员确认开始驶入驶出的行驶方向，无人机上电与地面指挥控制站地空链路联通，待无人机北斗定位正常及主惯导对准后，地面站操作人员根据停机坪、联络道、跑道宽度信息和角度关系进行航线编辑，航段转弯处的航点类型设置为内切点，航段掉头处的航点类型设置为掉头点，同时装订提前转弯距离dturn与掉头半径Rturnround，设置无人机最终刹停的航点为停止点，航线参数编辑完成后通过数据链将自动驶入驶出航线装订至机载飞控导航计算机；步骤二：设飞机处于航点Wps和Wpt之间的航段上，Wpt→Wpft为下一航段，航段Wps→Wpt与航段Wpt→Wpft间的夹角为α，飞控导航计算机接收到地面指挥控制站上传的航线信息后，按照Rturn＝dturntanα2计算得到转弯圆弧的半径Rturn，按照l＝dturncosα2计算得到转弯圆弧的圆心到转弯航点Wpt的距离l，其中，dturn表示提前转弯距离；若为右转，转弯圆弧C2-3-4的圆心O2-3-4为以Wpt为起点、航段Wpt→Wpft的航向角psi3-4+α2方向上距离为l处的位置点；若为左转，转弯圆弧C2-3-4的圆心O2-3-4为以Wpt为起点、航段Wpt→Wpft的航向角psi3-4-α2方向上距离为l处的位置点；步骤三：设Wps→Wpt为无人机驶向掉头点的航段，Wpt→Wpft为无人机驶离掉头点的航段，两航段间夹角为180°，掉头圆弧圆心O3-4-5与切入圆弧圆心O34’或切出圆弧圆心O45’间的距离为掉头圆弧直径，掉头圆弧圆心O3-4-5与切入圆弧圆心O34’的连线与航段Wps→Wpt或航段Wpt→Wpft的夹角为β，掉头圆弧圆心O3-4-5与切出圆弧圆心O45’间的连线与航段Wps→Wpt或航段Wpt→Wpft的夹角也为β，β＝30°，航段Wps→Wpt切入圆弧C34’的切点与圆弧C45’切入航段Wpt→Wpft切点重合，切点与掉头圆弧圆心O3-4-5间的距离为切入圆弧圆心O34’为以Wpt为起点、航段Wpt→Wpft的航向角psi4-5+β方向上距离为2Rturnround处的位置点；切出圆弧圆心O45’为以Wpt为起点、航段Wpt→Wpft的航向角psi4-5-β方向上距离为2Rturnround处的位置点；步骤四：地面指挥控制车通过数据链发送自动驶入驶出指令，机载飞控导航计算机解算当前航向角psiuav和所在航段的给定航向角psi2-3的关系以及航迹偏差Dyuav，若|psiuav-psi2-3|＜λmin且Dyuav＜Dymin，则无人机进入自动驶入驶出模态，机载飞控导航计算机根据给定航向角和航迹偏差实时计算前轮控制量，使无人机精确跟踪航线滑行；否则，机载飞控导航计算机通过数据链下传无法进入自动驶入驶出标志；其中，λmin和Dymin由无人机控制系统性能确定；步骤五：无人机在跟踪驶入驶出航线的过程中，若到目标点距离小于L米，无人机进入低速模式，速度控制在Vlowkmh以内；否则，若无人机当前航向角和所在航段的给定航向角的差值小于λmin且无人机距离当前航段的航迹偏差小于Dymin，则进入高速模式，速度默认控制为Vhighkmh；无人机在航段转弯处以直线切入圆弧C2-3-4、圆弧C2-3-4切入直线的轨迹滑行，无人机在掉头处以直线切入圆弧C34’、圆弧C34’切入圆弧C3-4-5、圆弧C3-4-5切入圆弧C45’、圆弧C45’切入直线段的轨迹滑行；无人机滑行过程中航迹控制通过前轮纠偏控制律实现：δw＝kwψ-ψg+kwrr，其中，δw为前轮控制量，ψ为无人机当前航向角，r为偏航角速率，kw、kwr分别为前轮控制的比例系数和积分系数；ψg为无人机航向控制量，按照ψg＝ψg0+kyΔy+kyi∫Δydt计算得到，其中，ψg0为当前航段的给定航向角，Δy为航迹偏差，ky、kyi分别为航向控制的比例系数和积分系数；步骤六：无人机滑行到规划的停止点时刹停，同时退出自动驶入驶出模态，至此自动驶入驶出阶段执行结束。

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