固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法、装置和系统制造方法及图纸

技术编号:37999917 阅读:15 留言:0更新日期:2023-06-30 10:13
本发明专利技术公开了一种固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法、装置和系统,属于多无人机编队控制技术领域,通过实时获取每个从机的本机领机对应的飞行状态信息;根据每个从机及领机各自对应的飞行状态信息将预设的本机在领机机体系下的期望编队误差转换为在本机北东地NED坐标系的相对位置误差,进而计算每个从机的加速度控制指令;利用加速度控制指令计算期望俯仰角指令和期望滚转角指令,以控制每个从机对领机进行飞行状态跟踪。本发明专利技术结合单个固定翼无人机的飞行特点以及飞行坐标系之间转换的理论公式,将每个从机位置误差统一到同一坐标系,进而计算加速度控制指令,最终控制每个从机对领机进行飞行状态跟踪,能够提升编队飞行的控制精度。队飞行的控制精度。队飞行的控制精度。

【技术实现步骤摘要】
固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法、装置和系统


[0001]本专利技术属于多无人机编队控制
,更具体地,涉及一种固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]现代战争以及现代无人机应用中,单无人机系统已经不能满足需求。因此多无人机系统在军民领域越来越受到人们的欢迎。在军用方面,多无人机系统能够在很大程度上提高攻击力度以及侦察范围;在民用方面,多无人机系统能够用于火灾检测,农林作业等方面。
[0003]相比于四旋翼无人机,固定翼无人机具有运动速度快,载重大,航程长等特点,在执行任务方面有明显的优势,但此类无人机具备复杂的耦合性很强的非线性动力学模型,其控制与飞行状态和气动环境紧密相关,为了避免失速,固定翼无人机常具有最小飞行速度以及有限的转弯半径,这对协同编队提出了很高的要求。
[0004]为了能够实现多架固定翼无人机的协同飞行,执行复杂的作战任务或满足民用需求,需要一个适合于固定翼无人机的软硬件系统。目前很难找到可靠性较高、通信稳定、任务部署和算法验证便捷的多固定翼无人机协同飞行系统,且以往的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法,其特征在于,包括:S1:实时获取每个所述从机及所述领机各自对应的飞行状态信息;S2:根据每个所述从机及所述领机各自对应的飞行状态信息,将每个所述从机在领机机体系下预设的期望编队误差转换为在本机北东地NED坐标系的相对位置误差;S3:根据每个所述从机在本机NED坐标系的位置误差和当前位置速度状态,计算每个所述从机的加速度控制指令;利用每个所述从机的加速度控制指令,计算每个所述从机的期望俯仰角指令和期望滚转角指令;S4:利用每个所述从机的期望俯仰角指令和期望滚转角指令,控制每个所述从机对所述领机进行飞行状态跟踪,从而实现每个所述从机追随所述领机的编队飞行控制。2.如权利要求1所述的固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法,其特征在于,所述从机的飞行状态信息包括当前偏航角;所述领机的飞行状态信息包括当前位置和当前偏航角;所述S2包括:S21:根据所述领机的当前偏航角将每个所述从机在领机机体系下预设的期望编队误差转化为所述领机NED坐标系的编队误差;根据所述领机的当前位置中的经纬度,将每个所述从机在领机NED坐标系的编队误差转化为本机期望绝对位置中的经纬度;S22:根据每个所述从机对应的本机期望绝对位置中的经纬度与领机当前位置中的经纬度的差值以及所述从机的当前偏航角,计算每个所述从机在本机航迹坐标系的相对位置误差;S23:将每个所述从机在本机航迹坐标系的相对位置误差转化为每个所述从机在本机NED坐标系的相对位置误差。3.如权利要求2所述的固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法,其特征在于,所述S2包括:S21:利用公式将每个所述从机在领机机体系下预设的期望编队误差转化为每个所述从机在所述领机NED坐标系的编队误差利用公式将转化为本机期望绝对位置中的经纬度S22:利用公式根据与领机当前位置中的经纬度(λ
f

f
)的差值,计算每个所述从机在本机航迹坐标系的相对位置误差(Δx
kf
,Δy
kf
);S23:利用公式将(Δx
kf
,Δy
kf
)转化每个所述从机在为本机NED坐标系的相对位置误差(Δx
Nf
,Δy
Ef
);
其中,ψ
l
为所述领机的偏航角;(λ
l

l
)为所述领机的实际绝对位置中的经纬度,R
earth
为地球半径;ψ
f
为所述从机的偏航角。4.如权利要求1所述的固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法,其特征在于,所述S3包括:S31:利用公式计算每个所述从机对应的加速度控制指令u
i
(t);S32:利用所述加速度控制指令u
i
(t)计算每个所述从机对应期望俯仰角指令θ
cmd
和期望滚转角指令γ
cmd
;其中,k
i
(t)表示从机i控制参数估计值,由从机i的控制精度参数确定;T表示转置,x
i
(t)表示从机i在所述本机NED坐标系下的位置速度状态,p
i
表示从机i的当前位置,v
i
表示从机i的当前速度,x0(t)为所述领机在所述领机NED坐标系下的位置速度状态,p0表示所述领机的当前位置,v0表示所述领机的当前速度,u0(t)为所述领机的加速度控制指令,Δ
i
=[Δx
Nf
,Δy
Nf
,0,0]
T
为所述领机与从机i之间在本机NED坐标系下的期望状态误差。5.如权利要求4所述的固定翼从机追随领机的编队飞行控制方法,其特征在于,所述从机i的控制参数估计值k
i
(t)采用如下方式设置:所述领机与从机i之间的期望位置误差表示为:Δ
i
=[...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘磊职永然薛辰龙曾紫媛樊慧津王博
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

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