[发明专利]一种小微飞行器无稳定回路精确微分导引方法

说明书

本发明提供一种小微飞行器无稳定回路精确微分导引方法，主要适应于高速运动的小型或微型飞行器末端阶段的高精度导引。其主要通过地面站测量飞行器的速度方向与方位角的偏差信号，并通过构造精确微分器来提供导引的阻尼信号，再通过初始状态来直接生成导引偏置信号，并引入非线性积分，最终生成综合导引信号，进行简单的非线性变化后，由地面站直接传送给小微飞行器的舵系统，从而跳过小微飞行器的姿态控制，直接控制飞行器命中目标。该方法的优点在于，无需浪费小微飞行器的空间安装惯性元器件组成传统的姿态稳定回路或者过载稳定回路，从而大大降低了小微飞行器的成本与实现难度。

技术领域

本发明涉及小型与微型飞行器的高速高精度导引领域，具体而言，涉及一种不采用稳定回路直接进行导引控制的小微型飞行器精确微分导引方法。

背景技术

传统的飞行器由于体积较大，因此一般都安装了惯性导航元器件或者惯性导航组合，比如陀螺仪，来测量飞行器的姿态角，并引入反馈控制原理来设计飞行器的姿态稳定回路，从而保证飞行器飞行过程中的稳定功能。或者传统飞行器采用加速度即与测角陀螺仪相匹配的方法，来组成过载稳定回路，其主要目的也是保证飞行器运动的内部稳定。

而随着科技的发展，小型与微型飞行器越来越多地引起了学者的研究兴趣。而小微飞行器由于空间有限，因此不具备安装上述惯性导航组合元器件的条件，因此需要采用全新的控制与制导方法。本发明基于以上背景，提出了一类不采用稳定回路设计，而由地面站测量并解算导引信号，并直接驱动小微飞行器的舵系统，通过引入角度误差信号的精确微分来为整个系统提供比较大的阻尼，从而弥补稳定回路缺失给整个导引带来的稳定裕度不足的问题。同时通过引入非线性积分与根据初始条件生成的直接偏置信号，来解决高速运动情况下的小微飞行器高精度导引问题。因此，本发明所提供的无稳定回路设计方法不仅在理论上有很大的创新性，而且其导引的高精度设计使得本发明具有很好的工程应用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小微飞行器无稳定回路精确微分导引方法，进而在一定程度上克服传统传统导引方法需要在飞行器上安装惯性测量元器件组成姿态稳定回路而导致的高速小微飞行器空间不足以及制导精度不高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种小微飞行器无稳定回路精确微分导引方法，包括以下步骤：

步骤S10，由地面站设备对小微飞行器的飞行速度方向进行测量，同时测量飞行器与导引目标的方位角，并进行比较得到角度误差信号；

步骤S20，根据所述的角度误差信号，测量飞行器与目标的初始角度，求取导引偏置信号；

步骤S30，根据所述的角度误差信号，建立精确微分求解器，求取角度误差信号的精确微分信号；

步骤S40，根据所述的角度误差信号叠加精确微分器的状态信号，进行非线性双积分，并进行饱和限制，得到带饱和限制的非线性积分信号；

步骤S50，根据所述的角度误差信号、导引偏置信号、精确微分信号与带饱和限制的非线性积分信号进行线性综合得到导引综合信号。

步骤S60，根据所述的导引综合信号，进行非线性变化后，再进行参数调试，由地面站输送给小微飞行器无线接收装置，传送给小微飞行器舵系统，控制小微飞行器命中目标。

在本发明的一种示例实施例中，由地面站设备对小微飞行器的飞行速度方向与目标的方位角进行测量与比较得到角度误差信号包含：

e_c＝φ_c-q_c；

其中e_c为角度误差信号，φ_c为飞行器的偏航角，q_c为视线角在水平面的分量。