基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于IPV6与虚拟视线导引的蝶形飞行器高度遥控方法，包括：采用手机等外部设备设定碟形飞行器的遥控高度，通过IPV6网络传递给蝶形飞行器，而蝶形飞行器仅测量实际高度，在控制系统中通过设置和飞行器相同速度的虚拟目标，虚拟目标初始点与蝶形飞行器形成45度角，采用视线导引的概念生成期望的姿态角指令，再通过姿态跟踪系统完成期望姿态的跟踪，最后实现期望高度的稳定飞行。该方法仅需要测量飞行器的实际高度，然后通过设计虚拟目标的运动，计算其视线角，然后将其视线角转化为期望的姿态角；和传统的方法相比，具有更好的物理意义；并且通过该方法得到的期望姿态角信号也对大小高度期望值的跟踪具有更好的适应性和鲁棒性。

High altitude remote control method for dish aircraft based on IPV6 and virtual gaze guidance

The invention discloses a butterfly flying height of a remote control method based on IPV6 and virtual line of sight guidance include: remote height setting flying saucer by mobile phone and other external devices, passed to the butterfly shaped aircraft through the IPV6 network, but the butterfly only measuring the actual height of aircraft, by setting the virtual target and aircraft in the same speed control system the initial point of the virtual target and the butterfly shaped aircraft to form a 45 degree angle, the concept of generating a desired line of sight guidance of the attitude instruction, and then through the attitude tracking system desired attitude tracking, finally implement desired stable flight altitude. The actual height of the method only requires the measurement of aircraft, and then through the design of virtual target motion, calculating the angle of sight, and then the angle of sight into the desired attitude angle; compared with the traditional method, the physical meaning is better; and by this method are expected to signal the attitude angle is highly expected value the track has better adaptability and robustness.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于飞行器控制
，涉及一种基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法。
技术介绍
蝶形飞行器是一类新型又独特的飞行器，和传统轴对称的长条形飞行器有根本的不同，因此其高度控制也有自己的特点。定高飞行是飞行器飞行过程中最常见的一种稳定飞行状态，传统的飞行器高度控制一般采用PID控制，需要测量高度与垂向速度，也就是高度微分。由于传统的高度PID控制在设定大的跟踪高度和小的跟踪高度之间，必须采用不同的PID控制参数切换，否则必然带来期望姿态角信号过大或过小的问题，在测量的过程中较为麻烦。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于虚拟视线导引的蝶形飞行器高度遥控方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法，按照以下步骤进行：步骤一，设定期望高度；步骤二，测量飞行器的实时飞行高度；步骤三，根据所述期望高度以及实时飞行高度计算虚拟目标的运动轨迹；步骤四，根据所述虚拟目标的运动轨迹计算虚拟目标与蝶形飞行器之间的视线角，并根据所述实现角得到期望的姿态角指令信号；步骤五，构建姿态稳定控制规律并通过姿态稳定控制规律实现蝶形飞行器姿态角跟踪趋近于期望的姿态角指令信号。进一步的，所述步骤一包括：通过外部设备，设定蝶形飞行器的期望高度为hd，并通过IPV6网络将所述期望高度为hd传递给蝶形飞行器，蝶形飞行器通过接收装置连接IPV6网络接收后，设定所述期望高度为hd。进一步的，所述步骤二包括：利用设置于蝶形飞行器载体上的高度表测量蝶形飞行器的实时飞行高度h。进一步的，所述步骤三包括：首先，构建一虚拟目标，设定所述虚拟目标的初始位置坐标为(xt0,hd)，xt0、hd分别为横坐标与纵坐标；其中，横坐标xt0计算方法为：xt0＝x0+(hd-h)；x0为蝶形飞行器当前时刻的纵向飞行距离，hd为期望高度，h为实时飞行高度；其次，在所述初始位置的设定基础上，设定所述虚拟目标的运动速度为(V,0)；其中，V为蝶形飞行器水平方向的运动速度，垂直方向运动速度为0；最后，根据蝶形飞行器水平方向的运动速度V得到所述虚拟目标的运动轨迹为：xt＝xt0+V*t，yt＝hd；其中，t表示时间，xt与yt为虚拟目标在t时刻的横坐标与纵坐标。进一步的，所述步骤四包括：首先，根据所述虚拟目标的运动轨迹xt以及yt计算虚拟目标与蝶形飞行器之间的视线角q；其中，Δy＝yt-h，Δx＝xt-xb，yt为虚拟目标在t时刻的纵坐标，h为飞行器的实时飞行高度，xt为虚拟目标在t时刻的横坐标，xb为蝶形飞行器的质心控制量；其次，选定期望的姿态角信号其中，kq为的取值为0＜kq＜10；最后，构建期望的姿态角指令信号其中：进一步的，所述步骤五包括：构建姿态稳定控制规律δz并通过姿态稳定控制规律δz实现蝶形飞行器姿态角跟踪趋近于期望的姿态角指令信号本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法，仅需要测量飞行器的实际高度，然后通过设计虚拟目标的运动，计算其视线角，然后将其视线角转化为期望的姿态角；和传统的高度PID控制转换成姿态角信号相比，显然有更好的物理意义；并且通过该方法得到的期望姿态角信号也对大小高度期望值的跟踪具有更好的适应性和鲁棒性；进一步的，该方法同时考虑到下一代互联网IPV6网络的发展趋势，通过手机的终端自由设置蝶形飞行器的飞行高度，将使得蝶形飞行器的操纵控制变得更为自由与方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种基于IPV6与虚拟视线导引的蝶形飞行器高度遥控方法原理框图。图2是本专利技术实施例所提供方法的50米高度飞行时蝶形飞行器姿态角响应曲线。图3是本专利技术实施例所提供方法的50米高度飞行时蝶形飞行器高度响应曲线。图4是本专利技术实施例所提供方法的50米高度飞行时蝶形飞行器期望姿态角曲线。图5是本专利技术实施例所提供方法的50米高度飞行时虚拟目标所形成的视线角曲线。图6是本专利技术实施例所提供方法的500米高度飞行时蝶形飞行器姿态角响应曲线。图7是本专利技术实施例所提供方法的500米高度飞行时蝶形飞行器高度响应曲线。图8是本专利技术实施例所提供方法的500米高度飞行时蝶形飞行器期望姿态角曲线。图9是本专利技术实施例所提供方法的500米高度飞行时虚拟目标所形成的视线角曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种基于IPV6与虚拟视线导引的蝶形飞行器高度遥控方法，其思路是：参考图1所示，采用手机等外部设备设定碟形飞行器的遥控高度，通过IPV6网络传递给蝶形飞行器，而蝶形飞行器仅测量实际高度，在控制系统中通过设置和飞行器相同速度的虚拟目标，虚拟目标初始点与蝶形飞行器形成45度角，采用视线导引的概念生成期望的姿态角指令，再通过姿态跟踪系统完成期望姿态的跟踪，最后实现期望高度的稳定飞行。进一步的，该基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法可以按照以下步骤进行：步骤一：采用外部设备通过IPV6网络设定期望高度通过手机等外部设备，设定蝶形飞行器的期望高度为hd，并通过IPV6网络将该信息传递给蝶形飞行器，蝶形飞行器通过接受装置连接IPV6网络接收后，设定飞行器的期望飞行高度。步骤二：采用高度表测量飞行器的期望高度将高度表安装在蝶形飞行器载体上，测量蝶形飞行器的实时飞行高度h。步骤三：设定虚拟目标的初始位置与速度并生成其运动轨迹首先，设定虚拟目标的初始位置坐标为(xt0,hd)，xt0、hd分别为横坐标与纵坐标。其中横坐标xt0计算方法为：xt0＝x0+(hd-h)；其中，x0为飞行器当前时刻的纵向飞行距离，可以通过查找飞行控制计算机中的数据存储记录得到，hd为步骤一设定的高度期望值，h为步骤二得到的高度值。其次，在上述初始位置的设定基础上，设定目标的运动速度为(V,0)，其中V为蝶形飞行器水平方向运动速度的估计值，垂直方向运动速度为0。此处需要说明的是，在此V并不需要测量蝶形飞行器的精确值，采用估计值即可，速度估计误差为正负30％。此时虚拟目标的运动轨迹为：xt＝xt0+V*t，yt＝hd，其中t表示时间，从设定虚拟目标时刻开始计时。xt与yt为虚拟目标的横坐标与纵坐标。步骤四：生成期望姿态角指令根据上述虚拟目标的轨迹，计算虚拟目标与蝶形飞行器之间的视线角q如下：其中Δy＝yt-h，Δx＝xt-xb。选定期望的姿态角信号为其中0＜kq＜10，为可调的正数。再对上述信号进行保护限定如下：步骤五：通过姿态跟踪控制器对期望姿态进行跟踪由于姿态跟踪控制器是一般飞行器稳定运行的根本，其控制技术非本专利所要求保护的范围，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，设定期望高度；步骤二，测量飞行器的实时飞行高度；步骤三，根据所述期望高度以及实时飞行高度计算虚拟目标的运动轨迹；步骤四，根据所述虚拟目标的运动轨迹计算虚拟目标与蝶形飞行器之间的视线角，并根据所述实现角得到期望的姿态角指令信号；步骤五，构建姿态稳定控制规律并通过姿态稳定控制规律实现蝶形飞行器姿态角跟踪趋近于期望的姿态角指令信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于IPV6与虚拟视线导引的碟形飞行器高度遥控方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，设定期望高度；步骤二，测量飞行器的实时飞行高度；步骤三，根据所述期望高度以及实时飞行高度计算虚拟目标的运动轨迹；步骤四，根据所述虚拟目标的运动轨迹计算虚拟目标与蝶形飞行器之间的视线角，并根据所述实现角得到期望的姿态角指令信号；步骤五，构建姿态稳定控制规律并通过姿态稳定控制规律实现蝶形飞行器姿态角跟踪趋近于期望的姿态角指令信号。2.根据权利要求1所述的碟形飞行器高度遥控方法，其特征在于，所述步骤一包括：通过外部设备，设定蝶形飞行器的期望高度为hd，并通过IPV6网络将所述期望高度为hd传递给蝶形飞行器，蝶形飞行器通过接收装置连接IPV6网络接收后，设定所述期望高度为hd。3.根据权利要求1所述的碟形飞行器高度遥控方法，其特征在于，所述步骤二包括：利用设置于蝶形飞行器载体上的高度表测量蝶形飞行器的实时飞行高度h。4.根据权利要求1所述的碟形飞行器高度遥控方法，其特征在于，所述步骤三包括：首先，构建一虚拟目标，设定所述虚拟目标的初始位置坐标为(xt0,hd)，xt0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马照瑞，李霞，甘琤，张超钦，栗娜，雷军委，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41