一种舰载无人机自动着舰引导方法技术

本发明专利技术公开了一种舰载无人机自动着舰引导方法，属于舰载机自动着舰引导的技术领域。本发明专利技术根据无人机初始航向信息、位置信息确定捕获阶段基准航迹，考虑甲板运动的影响确定跟踪阶段基准航迹，采用直接视线法获取捕获阶段航迹误差，采用坐标系动态变化法得到跟踪阶段航迹误差；根据航迹误差计算纵向、横向控制信号指令值，引导舰载无人机沿基准航迹飞行。本发明专利技术提供的无人机自动着舰引导方法可实现性和可操作性高，提高了无人机在特定着舰环境下的着舰性能，并且在着舰跟踪阶段引导算法中直接引入甲板运动，避免在控制器中加甲板运动补偿器，降低飞控系统的复杂性，提高着舰系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了，属于舰载机自动着舰引导的
。
技术介绍
由于舰载无人机在未来海战中的广阔应用前景，各海军强国已将其列为面向未来大中型舰艇的重要装备之一。目前，大多数舰载无人机从起飞到降落的整个飞行阶段均通过遥控设备来保证稳定性和可控性。随着科技的不断发展，海军强国要求舰载无人机能够进行自主/自动起飞、降落，因此对无人机自动着舰技术的研究显得尤其重要，其关键技术是引导无人机使其精确着舰回收。由于舰载无人机的研究正处于起步阶段，且因为技术不公开等原因，国内外在这一方面公开报道的研究成果较少。就无人机引导而言，典型的陆基无人机进场着陆时，通常针对目标着陆区设定最优航迹，设计控制器精确跟踪该航迹。然而，舰基无人机和陆基无人机所处的环境完全不同。在最后着舰阶段，由于受甲板运动的影响，深海的舰船振荡会导致理想着舰区域产生周期性位移，成为动态目标，如果最终的着舰区域没有足够的时间提前预测，那么，在最后阶段无法设计出最佳的飞行路线。因此，在无人机自动着舰引导方法设计时，为达到最佳的引导性能，需根据无人机进场着舰的不同阶段，设计不同的引导算法。常规的引导算法，例如比例引导法、消除偏差法等几乎都受限于目标区域的动态变化，如果动态变化预测不准确，引导性能将显著下降，此外，一般的智能引导方法仍存在计算量大、学习收敛速度慢的缺点，易增加系统的复杂性和不稳定性，工程实现性较差。因此，设计实际易行，且能满足着舰回收要求及着舰性能的无人机自动着舰引导方法具有非常重要的军事意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了基于直接视线法和坐标系动态变化法的舰载无人机着舰弓I导方法。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案:，舰载无人机回收方式为撞网回收，无人机以恒定速度进场着舰，航母直线航行，将舰载无人机引导至着舰点的过程分成捕获阶段和跟踪阶段，捕获阶段以下滑道顶点为捕获点，将无人机引导至捕获点，跟踪阶段将无人机引导至回收网中点，具体包括如下步骤:步骤A，根据舰载无人机初始航向信息、位置信息确定捕获阶段基准航迹，考虑甲板运动的影响确定跟踪阶段基准航迹；步骤B，采用直接视线法确定捕获阶段航迹误差，采用坐标系动态变化法确定跟踪阶段航迹误差；步骤C，航迹控制器根据步骤B确定的捕获阶段航迹误差或跟踪阶段航迹误差计算纵向、横向姿态控制信号指令值；步骤D，飞行姿态控制器根据接收到的纵向、横向姿态控制信号指令值解算飞行控制律，得到纵向、横向执行机构控制信号；步骤E，飞行姿态控制器将纵向、横向执行机构控制信号发送给执行机构，执行机构操纵舰载无人机的气动舵面、油门开度，控制舰载无人机沿着步骤A所述的捕获阶段基准航迹或跟踪阶段基准航迹飞行；步骤F，实时检测舰载无人机航迹信息及甲板运动信息，重复步骤B至步骤E。作为舰载无人机自动着舰引导方法的进一步优化方案，步骤B中所述跟踪阶段航迹误差采用坐标系动态变化的方法确定，具体包括如下步骤:步骤I，定义地理坐标系{L}、动态坐标系{F}，以{T，N, B}表示动态坐标系{F}，所述动态坐标系{F}原点为下滑道顶点，矢量T由下滑道顶点指向回收网中点、矢量N与矢量T水平面的投影垂直、矢量B由矢量T、N根据右手法则确定；下滑道顶点指向回收网中点的矢量T:T= (Pm-P0)`||(Pm-P0) ||—1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种舰载无人机自动着舰引导方法，舰载无人机回收方式为撞网回收，无人机以恒定速度进场着舰，航母直线航行，将舰载无人机引导至着舰点的过程分成捕获阶段和跟踪阶段，捕获阶段以下滑道顶点为捕获点，将无人机引导至捕获点，跟踪阶段将无人机引导至回收网中点，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤A，根据舰载无人机初始航向信息、位置信息确定捕获阶段基准航迹，考虑甲板运动的影响确定跟踪阶段基准航迹；步骤B，采用直接视线法确定捕获阶段航迹误差，采用坐标系动态变化法确定跟踪阶段航迹误差；步骤C，航迹控制器根据步骤B确定的捕获阶段航迹误差或跟踪阶段航迹误差计算纵向、横向姿态控制信号指令值；步骤D，飞行姿态控制器根据接收到的纵向、横向姿态控制信号指令值解算飞行控制律，得到纵向、横向执行机构控制信号；步骤E，飞行姿态控制器将纵向、横向执行机构控制信号发送给执行机构，执行机构操纵舰载无人机的气动舵面、油门开度，控制舰载无人机沿着步骤A所述的捕获阶段基准航迹或跟踪阶段基准航迹飞行；步骤F，实时检测舰载无人机航迹信息及甲板运动信息，重复步骤B至步骤E。

【技术特征摘要】
1.一种舰载无人机自动着舰引导方法，舰载无人机回收方式为撞网回收，无人机以恒定速度进场着舰，航母直线航行，将舰载无人机引导至着舰点的过程分成捕获阶段和跟踪阶段，捕获阶段以下滑道顶点为捕获点，将无人机引导至捕获点，跟踪阶段将无人机引导至回收网中点，其特征在于，具体包括如下步骤: 步骤A，根据舰载无人机初始航向信息、位置信息确定捕获阶段基准航迹，考虑甲板运动的影响确定跟踪阶段基准航迹； 步骤B，采用直接视线法确定捕获阶段航迹误差，采用坐标系动态变化法确定跟踪阶段航迹误差； 步骤C，航迹控制器根据步骤B确定的捕获阶段航迹误差或跟踪阶段航迹误差计算纵向、横向姿态控制信号指令值； 步骤D，飞行姿态控制器根据接收到的纵向、横向姿态控制信号指令值解算飞行控制律，得到纵向、横向执行机构控制信号； 步骤E，飞行姿态控制器将纵向、横向执行机构控制信号发送给执行机构，执行机构操纵舰载无人机的气动舵面、油门开度，控制舰载无人机沿着步骤A所述的捕获阶段基准航迹或跟踪阶段基准航迹飞行； 步骤F，实时检测舰载无人机航迹信息及甲板运动信息，重复步骤B至步骤E。2.根据权利要求1所述的舰载无人机自动着舰引导方法，其特征在于:步骤B中所述跟踪阶段航迹误差采用坐标系动态变化的方法确定，具体包括如下步骤: 步骤I，定义地理坐标系{L}、动态坐标系{F},以{T, N, B}表示动态坐标系{F},所述动态坐标系{F}原点为下滑道顶点，矢量T由下滑道顶点指向回收网中点、矢量N与矢量T水平面的投影垂直、矢量B由矢量T、N根据右手法则确定； 下滑道顶点指向回收网中点的矢量T: 3.根据权利要求1或2所述的舰载无人机自动着舰引导方法，其特征在于，步骤A中所述的捕获阶段基准航迹确定方法为，根据舰载无人机的初始位置、初始航向以及高度下降速度选取η个航路点，再由三次样条插值或五次样条插值法形成地理坐标系下以第η航路点为起点的捕获阶段基准航迹，η为自然数，η个航路点的选取具体如下: 步骤a,以捕获点为第I航路点，在以捕获点为起点的下滑道反向延长线上选取第2、第3航路点，第I至第3航路点确定的线为航线AL，航线AL指向捕获点，选取航线AL反向延长线上与第3航路点距离为RAD的点作为第4航路点，RAD的取值大于最小转弯半径，将空间以平面S划分为两侧区域，平面S过第3航路点且与航线AL在水平面上投影线垂直； 步骤b，根据舰载无人机初始位置、回收网中点的位置关系选取其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑峰婴，龚华军，袁锁中，戴文正，甄子洋，江驹，王新华，周鑫，
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