一种基于无人机侧航法估算侧风信息的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于无人机侧航法估算侧风信息的方法，步骤如下：获取无人机侧航飞行中的试验数据；对获得的试验数据进行处理；根据偏航角与航迹角关系以及空速Va与地速Vd之间关系，进行侧风信息估计；所述的侧风信息包括与无人机机头指向有一定夹角的侧风幅值和相对于地磁真北的侧风方位角；本发明专利技术可解决无人机飞行试验中对侧风实时估计的需求，通过分析无人机侧航法飞行条件下的速度关系，可较为准确的测量出无人机平飞时所受到的侧风，增强无人机飞行时的安全系数和保证信息的完整性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，步骤如下：获取无人机侧航飞行中的试验数据；对获得的试验数据进行处理；根据偏航角与航迹角关系以及空速Va与地速Vd之间关系，进行侧风信息估计；所述的侧风信息包括与无人机机头指向有一定夹角的侧风幅值和相对于地磁真北的侧风方位角；本专利技术可解决无人机飞行试验中对侧风实时估计的需求，通过分析无人机侧航法飞行条件下的速度关系，可较为准确的测量出无人机平飞时所受到的侧风，增强无人机飞行时的安全系数和保证信息的完整性。【专利说明】
本专利技术涉及，可解决无人机飞行试验 中对侧风估计的需求，属于无人机飞行试验测量
。
技术介绍
无人机空中飞行时对侧滑角的估计和试验事后数据处理，对无人机飞行时的风场 信息需求较为迫切，需要有一种技术能够在线获取无人机风场信息。但由于技术限制，至 今没有一种可靠的测量设备能够测量空中的风场来流信息，为无人机风场信息估计带来困 难。另外，无人机空中飞行时，飞行方式与空中风场杂糅，使得风场信息很难从飞行数据中 辨识出来，也为风场信息获取带来一定的困难。 在已有的无人机飞行试验中，无法做到对侧风信息进行实时评估，一般会利用事 后记录数据实现对无人机风场的估计。为了估计空中风场，无人机试验前会设计一套试验 方案，如风场中盘旋实现对飞行数据的测量，这种试验会从各种角度对风场数据进行取值， 试验后则根据风速关系实现对侧风数据评估，试验方案复杂且处理不方便。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种基于无人机侧航法估 算侧风信息的方法，本专利技术通过分析无人机侧航法飞行条件下的速度关系，解决了无人机 飞行试验中对侧风实时估计的需求，能够准确地测量出无人机平飞时所受到的侧风，增强 无人机飞行时的安全系数和保证信息的完整性。 本专利技术的技术方案： ，包括步骤如下： (1)获取无人机侧航飞行中的试验数据；所述的试验数据包括无人机飞行高度H， 无人机飞行空速Va，无人机偏航角P无人机地速Vd、无人机航迹方位角死，无人机俯仰角 0 ; (2)对步骤（1)中获得的试验数据进行处理； (2bl)假设当前处理的俯仰角0的数据点为0 (i)，则截取i到i+n这段数据进 【权利要求】1. ，其特征在于步骤如下： (1) 获取无人机侧航飞行中的试验数据；所述的试验数据包括无人机飞行高度H，无人 机飞行空速Va，无人机偏航角P，无人机地速Vd、无人机航迹方位角代，无人机俯仰角Θ; (2) 对步骤（1)中获得的试验数据进行处理； (2bl)假设当前处理的俯仰角Θ的数据点为Θ(i)，则截取i到i+n这段数据进行求 和平均E，以此均值作为当前 数据i的平均值，其中i、n均为正整数，I<i<N，N为步骤（Ia)试验数据的某段数据量； (2b2)按照（2bl)的方法，对第i+Ι点到第N个点进行依次处理，获得平均数列0_和 方差数列〇 ; (2b3)设定方差数列?的上下门限值土ζ，若I?I彡Iζ|，认为该数据波动平缓，并 进入步骤（2b4)，若存在任意数据点I。|>|ζI，则认为从i点到第N点的数据段为波段剧 烈振荡的数据段，则不再进行后续处理； (2b4)将步骤（2b3)中俯仰角平缓数据段的起始点和结束点作为无人机飞行高度H，无 人机飞行空速Va，无人机偏航角P，无人机地速VcU无人机航迹方位角代的数据段选取的 起始点和结束点，并对数据段分别求取均值； (3) 根据偏航角P与航迹角％关系以及空速Va与地速Vd之间关系，进行侧风信息估 计；所述的侧风信息包括与无人机机头指向有一定夹角的侧风幅值和相对于地磁真北的侧 风方位角； 侧风信息估计分为四种情况： (3a)若Fi/ >Ffl且P<朽，则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满 足以下关系公式：其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧 流角； 由上式可得侧风幅值|w|和相对地速方位角λ分别为：相对于地磁真北，侧风的方位角为：(3b)若Fi/<Ffl且0<朽，则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满 足以下关系公式：其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，K表示侧 流角； 由上式可得侧风幅值|w|和相对地速方位角λ分别为：相对于地磁真北，侧风的方位角为： (3c)若R/>ILp> %，则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反， 满足以下关系公式：其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧 流角； 由上式可得侧风幅值|w|和相对地速方位角λ分别为：相对于地磁真北，侧风的方位角为：(3d)若Fe/<Fa且炉 >仍，则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满 足以下关系公式：其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧 流角； 由上式可得侧风幅值|w|和相对地速方位角λ分别为：相对于地磁真北，侧风的方位角为：【文档编号】G01P13/02GK104459193SQ201410738176【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日 【专利技术者】苏浩秦, 包晓翔, 李新华, 李平坤, 刘凯 申请人:中国航天空气动力技术研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机侧航法估算侧风信息的方法，其特征在于步骤如下：(1)获取无人机侧航飞行中的试验数据；所述的试验数据包括无人机飞行高度H，无人机飞行空速Va，无人机偏航角无人机地速Vd、无人机航迹方位角无人机俯仰角θ；(2)对步骤(1)中获得的试验数据进行处理；(2b1)假设当前处理的俯仰角θ的数据点为θ(i)，则截取i到i+n这段数据进行求和平均E(θ(i))=Σjj+200θ(i)/N]]>和方差σ(i)=Σjj+200(θ(j))-E(θ(i))/(N-1),]]>以此均值作为当前数据i的平均值，其中i、n均为正整数，1≤i≤N，N为步骤(1a)试验数据的某段数据量；(2b2)按照(2b1)的方法，对第i+1点到第N个点进行依次处理，获得平均数列θave和方差数列σ；(2b3)设定方差数列σ的上下门限值±ζ，若|σ|≤|ζ|，认为该数据波动平缓，并进入步骤(2b4)，若存在任意数据点|σ|>|ζ|，则认为从i点到第N点的数据段为波段剧烈振荡的数据段，则不再进行后续处理；(2b4)将步骤(2b3)中俯仰角平缓数据段的起始点和结束点作为无人机飞行高度H，无人机飞行空速Va，无人机偏航角无人机地速Vd、无人机航迹方位角的数据段选取的起始点和结束点，并对数据段分别求取均值；(3)根据偏航角与航迹角关系以及空速Va与地速Vd之间关系，进行侧风信息估计；所述的侧风信息包括与无人机机头指向有一定夹角的侧风幅值和相对于地磁真北的侧风方位角；侧风信息估计分为四种情况：(3a)若则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满足以下关系公式：W·sinλ=Va·sinκW·cosλ+Va·cosκ=Vd]]>其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧流角；由上式可得侧风幅值|W|和相对地速方位角λ分别为：|W|=Vd2+Va2-2·Vd·Va·cosκλ=arctg(Va·sinκVd-Va·cosκ)]]>相对于地磁真北，侧风的方位角为：(3b)若则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满足以下关系公式：W·sinλ=Va·sinκVa·cosκ-W·cosλ=Vd]]>其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧流角；由上式可得侧风幅值|W|和相对地速方位角λ分别为：|W|=Vd2+Va2-2·Vd·Va·cosκλ=arctg(Va·sinκVa·cosκ-Vd)]]>相对于地磁真北，侧风的方位角为：(3c)若则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满足以下关系公式：W·sinλ=Va·sinκW·cosλ+Va·cosκ=Vd]]>其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧流角；由上式可得侧风幅值|W|和相对地速方位角λ分别为：|W|=Vd2+Va2-2·Vd·Va·cosκλ=arctg(Va·sinκVd-Va·cosκ)]]>相对于地磁真北，侧风的方位角为：(3d)若则空速与风速在地速垂直方向上投影大小相等方向相反，满足以下关系公式：W·sinλ=Va·sinκVa·cosκ-W·cosλ=Vd]]>其中，W表示与无人机机头指向有一定夹角的侧风；λ表示相对地速方位角，κ表示侧流角；由上式可得侧风幅值|W|和相对地速方位角λ分别为：|W|=(Va·sinκ)2+(Va·cosκ-Vd)2=Vd2+Va...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏浩秦，包晓翔，李新华，李平坤，刘凯，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11