一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，属于在线航迹规划领域。该方法包括如下步骤：S1、给定位姿点，设定进入航向调整圆与航向对准圆滚转角，滚转半径，无人机利用几何规划法快速生成扩展2D Dubins航迹;S2、根据无人机返场高度差与标准横程、下滑角约束，将3D Dubins航迹分为四种下滑类型，依次为：浅下滑类型、标准下滑类型、S‑turn机动转弯类型和螺旋机动增程类型；S3、在选择到着陆场后，航路在线规划管理单元初始化无人机初始与终端的位姿状态，并应用3D Dubins路径规划方法规划出一条三维航迹。本发明专利技术解决了应急返场等大空域下简单几何约束的航迹在线规划。

An on-line route planning method for UAV emergency return

【技术实现步骤摘要】
一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法
本专利技术涉及一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，属于在线航迹规划领域。
技术介绍
航迹规划是指在特定的约束条件下，寻找运动体从初始点到目标点满足某种性能指标最优的运动轨迹。飞行器在此阶段需要对自身的高度和速度进行调整而满足着陆的要求，使飞行器能够平稳的着陆到指定的着陆场。推力完全损失后，飞行员(无人机)必须在滑翔范围内寻找到一个合适的迫降场，一旦飞机进场，就必须进行下滑着陆，不存在复飞的可能。首先，无人机通过地理信息系统、机载地图数据或实时视觉技术获取迫降场列表并根据飞机仅有的飞行能力寻找到着陆域范围内的着陆场，之后根据大气物理、风场信息、着陆场的地理信息对可达迫降场列表排列选择出最优的迫降场，最后根据飞机当前的状态实时规划一条满足飞行性能的航迹并控制其精准地跟踪轨迹应急着陆。因此，着陆应急航线的实时在线规划是无人机无动力应急迫降的关键技术。文献“《末端能量管理段轨迹生成改进算法》唐鹏，张曙光，宇航学报2009，30(4)：1340-1345”和文献“《航天飞机末端能量管理段在线轨迹设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、给定位姿点，设定进入航向调整圆与航向对准圆滚转角，滚转半径，无人机利用几何规划法快速生成扩展2D Dubins航迹；/nS2、根据无人机返场高度差与标准横程、下滑角约束，将3D Dubins航迹分为四种下滑类型，依次为：浅下滑类型、标准下滑类型、S-turn机动转弯类型和螺旋机动增程类型；/nS3、在选择到着陆场后，航路在线规划管理单元初始化无人机初始与终端的位姿状态，并应用3D Dubins路径规划方法规划出一条三维航迹。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、给定位姿点，设定进入航向调整圆与航向对准圆滚转角，滚转半径，无人机利用几何规划法快速生成扩展2DDubins航迹；
S2、根据无人机返场高度差与标准横程、下滑角约束，将3DDubins航迹分为四种下滑类型，依次为：浅下滑类型、标准下滑类型、S-turn机动转弯类型和螺旋机动增程类型；
S3、在选择到着陆场后，航路在线规划管理单元初始化无人机初始与终端的位姿状态，并应用3DDubins路径规划方法规划出一条三维航迹。


2.根据权利要求1所述的一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，其特征在于，步骤S1所述给定位姿点，无人机航迹顺时针或逆时针开始，一共有四条路径。


3.根据权利要求2所述的一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，其特征在于，所述四条路径中最短的路径为Dubins曲线。


4.根据权利要求1所述的一种无人机无动力应急返场在线航迹规划方法，其特征在于，步骤S2所述四种下滑类型满足的条件如下：
1)浅下滑类型：当无人机以最浅下滑角下滑，使得进场高度过低，满足
|he-hs|≤Lsetan|γmax|+Dse
其中：he为航向对准圆切出点高度，hs为返场初始点高度，Lse为直线段航程，Dse为航向调整圆与航向对准圆高度损失和，γmax为最浅...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚正，王子安，陈永亮，白亚磊，王苏丹，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32