一种采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法技术

本发明专利技术是关于采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法，其提供了一种通过舰艇上的光电导引系统的红外热像仪与激光测距仪来测量无人机的俯仰方位与距离信息并解算垂向与侧向近似偏差信号；再根据俯仰方位信号进行非线性变换与积分以及速度与加速度滤波处理，分别得到俯仰方位非线性变换、积分、角速度滤波与角加速度滤波估计信号，并组合形成俯仰与方位综合信号，然后采用自适应算法对着陆过程的干扰从位置、阻尼与角度三个方面进行估计与补偿，最终形成了俯仰与方位的姿态角期望信号，输送给无人机姿态角稳定系统，从而实现了光电制导着陆的稳定控制。该方案具有测量简单，着陆控制精度与效果好的优点。陆控制精度与效果好的优点。陆控制精度与效果好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法


[0001]本专利技术涉及无人机位置控制领域，具体而言，涉及一种采用光电制导方式的无人机着陆控制与导引方法。

技术介绍

[0002]无人飞行器的着陆或着舰过程是一个非常复杂的过程，两者在技术上有相同之处，着舰导引相当于着陆导引的一个特例，主要是着陆区域有限，而且着陆平台有晃动影响，因此本专利技术针对着陆导引的技术方法也可应用于着舰，其不仅在军用而且在民用无人机领域也有着广泛的应用。无人机的着陆与着舰控制有自主着陆与光学辅助着陆两种方式。随着技术的发展，以精确数据为引导信息的“精密进近着陆着舰”引导成为无人机引导系统的发展趋势，光电引导系统工作于光频，测量精度高、抗电子干扰能力强，具有高分辨率成像能力，而且适装性好，在引导过程中引入光电引导系统，组成多种引导手段互相匹配，互补共存的新型着舰引导系统，已经成为一种发展趋势。基于上述背景原因，本专利技术提出一种基于光电制导系统辅助测量与导引的采用干扰补偿的无人机着陆方法，具有很高的着陆精度与品质，具有很高的工程应用价值。
[0003]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法，进而克服了由于相关技术的限制和缺陷而导致的无人机着陆的平稳性与精度不足的问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法动，包括以下五个步骤：
[0006]步骤S10，采用着陆场上的光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号与方位信号，采用着陆场上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着舰点的距离信息；并根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的俯仰信号计算无人机垂向近似偏差信号；根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的方位信号计算无人机侧向近似偏差信号。
[0007]步骤S20，根据所述的无人机的俯仰信号，进行非线性变换，得到俯仰非线性信号；然后对无人机的俯仰信号与俯仰非线性信号进行组合积分，得到俯仰非线性积分信号；根据所述的无人机的方位信号，进行非线性变换，得到方位非线性信号；然后对无人机的方位信号与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号。
[0008]步骤S30，根据所述的无人机的俯仰信号，首先设计角速度估计滤波器，得到俯仰角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到俯仰角加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到俯仰阻尼组合信号；再根据所述的无人机的方位信号，首先设计角速度估计滤波器，得到方位角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到方位角
加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到方位阻尼组合信号。
[0009]步骤S40，根据所述的无人机的俯仰信号、俯仰非线性信号、俯仰非线性积分信号、俯仰角加速度估计滤波信号、俯仰角速度估计滤波信号进行线性组合，得到俯仰综合信号；然后根据俯仰综合信号，设计俯仰干扰补偿自适应律、俯仰干扰非线性补偿自适应律、俯仰阻尼干扰补偿自适应律、俯仰位置干扰补偿自适应律；并通过积分得到俯仰干扰补偿系数、俯仰干扰非线性补偿系数、俯仰阻尼干扰补偿系数、俯仰位置干扰补偿系数；并进行组合得到俯仰干扰补偿综合信号；然后叠加俯仰综合信号及俯仰综合非线性变换信号，形成无人机俯仰光电导引信号，输送给无人机俯仰角跟踪系统，实现无人机的垂向自动着舰。
[0010]步骤S50，根据所述的无人机的方位信号、方位非线性信号、方位非线性积分信号、方位角加速度估计滤波信号、方位角速度估计滤波信号进行线性组合，得到方位综合信号；然后根据方位综合信号，设计方位干扰补偿自适应律、方位干扰非线性补偿自适应律、方位阻尼干扰补偿自适应律、方位位置干扰补偿自适应律；并通过积分得到方位干扰补偿系数、方位干扰非线性补偿系数、方位阻尼干扰补偿系数、方位位置干扰补偿系数；并进行组合得到方位干扰补偿综合信号；然后叠加方位综合信号及俯仰综合非线性变换信号，形成无人机方位光电导引信号，输送给无人机方位角跟踪系统，实现无人机的侧向自动着舰。
[0011]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的俯仰信号计算无人机垂向近似偏差信号；根据所述的无人机离着舰点的距离信息与无人机的方位信号计算无人机侧向近似偏差信号包括：
[0012]y
a
＝r sin(θ1)；
[0013]z
a
＝r sin(θ2)；
[0014]θ1为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号，θ2为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的方位信号，r为采用着陆场上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着舰点的距离信息，y
a
为为无人机垂向近似偏差信号；z
a
为无人机侧向近似偏差信号。
[0015]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的无人机的俯仰信号，进行非线性变换，得到俯仰非线性信号；然后对无人机的俯仰信号与俯仰非线性信号进行组合积分，得到俯仰非线性积分信号；根据所述的无人机的方位信号，进行非线性变换，得到方位非线性信号；然后对无人机的方位信号与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号包括：
[0016][0017][0018][0019][0020]其中q1为俯仰非线性信号；s1为俯仰非线性积分信号；q2为方位非线性信号；s2为
方位非线性积分信号；k1、k2、k3、d1、d2、d3为常值参数信号；
[0021]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的无人机的俯仰信号，首先设计角速度估计滤波器，得到俯仰角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到俯仰角加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到俯仰阻尼组合信号包括：
[0022][0023][0024]q
d1
＝q
d11
+q
d12
；
[0025]其中q
d11
为俯仰角加速度估计滤波信号；q
d12
为俯仰角速度估计滤波信号；q
d1
为俯仰阻尼组合信号；a1、a2、a3、a4为常值滤波参数信号；s为传递函数的微分算子。
[0026]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的无人机的方位信号，首先设计角速度估计滤波器，得到方位角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到方位角加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到方位阻尼组合信号包括：
[0027][0028][0029]q
d2
＝q
d21
+q
d22
；
[0030]其中q
d21
为方位角加速度估计滤波信号；q
d22
为方位角速度估计滤波信号；q
d2
为方位阻尼组合信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用光电制导干扰补偿的无人机着陆导引方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，采用着陆场上的光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号与方位信号，采用着陆场上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着陆点的距离信息；并根据所述的无人机离着陆点的距离信息与无人机的俯仰信号计算无人机垂向近似偏差信号；根据所述的无人机离着陆点的距离信息与无人机的方位信号计算无人机侧向近似偏差信号如下：y
a
＝rsin(θ1)；z
a
＝rsin(θ2)；θ1为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的俯仰信号，θ2为采用光电导引系统的红外热像仪测量无人机的方位信号，r为采用着陆场上的光电导引系统的激光测距仪测量无人机离着陆点的距离信息，y
a
为为无人机垂向近似偏差信号；z
a
为无人机侧向近似偏差信号；步骤S20，根据所述的无人机的俯仰信号，进行非线性变换，得到俯仰非线性信号；然后对无人机的俯仰信号与俯仰非线性信号进行组合积分，得到俯仰非线性积分信号；根据所述的无人机的方位信号，进行非线性变换，得到方位非线性信号；然后对无人机的方位信号与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号如下：与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号如下：与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号如下：与方位非线性信号进行组合积分，得到方位非线性积分信号如下：其中q1为俯仰非线性信号；s1为俯仰非线性积分信号；q2为方位非线性信号；s2为方位非线性积分信号；k1、k2、k3、d1、d2、d3为常值参数信号；步骤S30，根据所述的无人机的俯仰信号，首先设计角速度估计滤波器，得到俯仰角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到俯仰角加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到俯仰阻尼组合信号；再根据所述的无人机的方位信号，首先设计角速度估计滤波器，得到方位角速度估计滤波信号；然后设计角加速度估计滤波器，得到方位角加速度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到方位阻尼组合信号如下：度估计滤波信号；并对两者进行叠加，得到方位阻尼组合信号如下：q
d1
＝q
d11
+q
d12
；
q
d2
＝q
d21
+q
d22
；其中q
d11
为俯仰角加速度估计滤波信号；q
d12
为俯仰角速度估计滤波信号；q
d1
为俯仰阻尼组合信号；q
d21
为方位角加速度估计滤波信号；q
d22
为方位角速度估计滤波信号；q
d2
为方位阻尼组合信号；a1、a2、a3、a4为常值滤波参数信号；s为传递函数的微分算子；步骤S40，根据所述的无人机的俯仰信号、俯仰非线性信号、俯仰非线性积分信号、俯仰角加速度估计滤波信号、俯仰角速度估计滤波信号进行线性组合，得到俯仰综合信号；然后根据俯仰综合信号，设计俯仰干扰补偿自适应律、俯仰干扰非线性补偿自适应律、俯仰阻尼干扰补偿自适应律、俯仰位置干扰补偿自适应律；并通过积分得到俯仰干扰补偿系数、俯仰干扰非线性补偿系数、俯仰阻尼干扰补偿系数、俯仰位置干扰补偿系数；并进行组合得到俯仰干扰补偿综合信号；然后叠加俯仰综合信号及俯仰综合非线性变换信号，形成无人机俯仰光电导引信号，输送给无人机俯仰角跟踪系统，实现无人机的垂向自动着陆如下：s
a1
＝p
11
θ1+p
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维松，薛鲁强，赵红超，王士星，郭海燕，周艳华，
申请(专利权)人：山东省维天雷泽光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：