[发明专利]一种智能引导飞行器转弯的控制方法及装置

说明书

本发明一种基于智能纠偏控制引导飞行器转弯的方法及装置，该方法包括提供飞行器X‑Y平面取向的飞行工作区域；提供飞行器起始位置和目标位置；构建基准飞行轨迹，获取飞行器的基准飞行轨迹参数：转弯起始位置、转弯半径、转弯角度；并根据上述基准飞行轨迹参数进一步计算转弯角速度、转弯时间、转弯中心点位置；根据轨迹偏航角计算设定飞行器的实际飞行轨迹参数：偏航角转弯开始时间、偏航角转弯结束时间；并计算偏航角指令；再将偏航角指令和基准飞行轨迹参数进行PID控制计算，实现该飞行器的航向纠偏控制。本发明使用PID控制计算来调整飞行器的转弯飞行轨迹偏差，从而智能、准确地引导飞行器尽量不偏离基准飞行轨迹，准确到达目标位置。

技术领域

本发明属于飞行控制技术领域，更具体地涉及种智能引导飞行器转弯的控制方法及装置。

背景技术

众所周知，飞行器用途广泛、成本低、效费比好、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便，在民用领域可广泛用于地图测绘、地质勘测、灾害监测、空中交通管制、边境巡逻监控、通信中继、农药喷洒等。同时，在现代军事中有着极其重要的作用，飞行器常常被运用于防空实战训练，目前传统飞行器能够实现点火、起爆、分离、爬升、平飞等纵向平面机动等。

但是，现有的飞行器在实战过程却无法实现侧向平面的大范围机动，随着防空系统作战能力的不断提升，以及日趋复杂的作战环境，以及试验环境限制常常对此类飞行器的性能提出了更高的要求，使其能适应各种不同环境限制、降低试验成本，提升试验效率成为当期亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的改进需求，本发明提供了一种智能引导飞行器转弯的控制方法及装置，其中，在设计原有飞行器纵向机动的基础上增加侧向机动纠偏功能，实现侧向平面多方向、多角度、大范围的精确转弯功能，可以针对试验现场具体情况构建不同角度、半径的转弯轨迹，并通过PID控制计算航向纠偏，为防空训练以及飞行器性能验证提供更多试验可能。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于智能纠偏控制引导飞行器转弯的方法，所述方法包括：

提供飞行器X-Y平面取向的飞行工作区域；

提供飞行器起始位置(0,0)和目标位置；

构建基准飞行轨迹，获取所述飞行器的基准飞行轨迹参数：转弯起始位置(X_Turn，0)、转弯半径R_Turn、转弯角度φ_Turn；

并根据上述基准飞行轨迹参数进一步计算转弯角速度ω_Turn＝57.3×V_m/R_Turn、转弯时间t_Turn＝|φ_Turn|/ω_Turn、转弯中心点位置(X_Turn,Z_Turn)；

其中，Vm为所述飞行器在X-Y平面的平均线速度，

根据轨迹偏航角计算设定所述飞行器的实际飞行轨迹参数：偏航角转弯开始时间t_{Turn_Begin_psi}、偏航角转弯结束时间t_{Turn_End_psi}＝t_{Turn_Begin_psi}+t_Turn；

并根据上述实际飞行轨迹参数计算偏航角指令ψ_c，如下式(Ⅰ)：

其中，t为实际飞行时间；Sign(φ_Turn)为函数符号，

将所述偏航角指令ψ_c和基准飞行轨迹参数进行PID控制计算，实现所述飞行器的航向纠偏控制。

进一步地，所述方法还包括：