专利名称：一种无人机着陆下滑初始段的引导方法
技术领域：
本发明涉及一种无人机着陆下滑初始段的引导方法，属于无人机飞行控制领域。
背景技术：
着陆过程是无人机整个自主飞行过程中最为复杂的环节，
图1给出了无人机的整个着陆过程。无人机完成航线飞行后，进入调整段飞行。当进入着陆窗口后，无人机进入下滑段飞行；当高度小于规定值时，进入拉平段飞行；接地后进入着陆滑跑段。无人机进入调整段飞行后，飞控计算机实时判断当前状态是否进入了着陆窗口。当进入着陆窗口时，无人机沿期望着陆轨迹着陆，期望着陆轨迹高度Hg是待飞距离Dt()g。的函数，待飞距离是指无人机距理想着陆点的水平距离，图2给出了待飞距离Dtog。和高度差的定义，无人机距着陆窗口中心点O处的高度差可用于判断无人机是否进入着陆窗口。如果无人机由于干扰等原因没有进入着陆窗口，无人机需要重新进入调整段进行调整飞行，使无人机进入着陆窗口，从而进入后续着陆飞行阶段。调整段的航段一般为水平直线，着陆窗口一般是垂直于调整段的航段的矩形平面，调整段的航段在着陆窗口与之相交，着陆窗口大小以其高度和宽度表示。着陆下滑期望轨迹为一条相对跑道平面具有一定倾角的直线，其起始点为着陆窗口的中心O点，末点为处于拉平开始高度处。无人机进入着陆窗口后，采用一定的引导方法引导无人机跟踪着陆下滑期望轨迹，通常采用无人机高度与着陆下滑期望轨迹高度之差实现引导，将该引导信号输入给飞行控制系统，由飞行控制系统实施控制消除无人机高度与着陆下滑期望轨迹高度之差。飞行控制系统由内外两个回路组成，控制框图如图3所示。内回路为姿态控制回路，是由无人机的俯仰角反馈Θ、俯仰角速率0^反馈构成，用于得到升降舵舵偏角δζ指令。外回路为高度h反馈控制回路，用于得到内回路所需要的俯仰角给定指令Θ g。图3中Kp、Ki和Kd为升降舵回路控制律参数，八}!为着陆下滑期望轨迹高度取(0_。)与实际高度h的差值，进入着陆窗口后，当存在高度差时，高度差通过外回路控制律解算得到俯仰角给定指令，再经过内回路控制律解算得到升降舵舵偏角指令，控制无人机消除高度差。通常外回路比例通道具有限幅环节，防止过大的高度偏差产生过大的俯仰角给定指令，致使升降舵舵偏角过大，导致飞行危险。当过大的高度差使俯仰角给定值达到限幅值时，此时无人机放弃了着陆下滑期望轨迹跟踪控制，仅进行俯仰角控制。此时，若存在顺风或逆风干扰，将导致无人机着陆接地点散布过大。进入着陆窗口时较大的高度偏差直接作为引导信号输入给飞行控制系统，可能致使无人机放弃着陆下滑期望轨迹的跟踪控制，达不到接地指标要求。因此，如何使无人机在进入着陆窗口后存在较大的高度偏差时仍能沿期望下滑轨迹着陆，这对于自主飞行的无人机来说是非常关键的。发明内容
本发明的目的是提出一种无人机着陆下滑初始段的引导方法。根据无人机进入着陆窗口后的高度偏差生成一个新高度给定指令Hgreal (其中，该新高度指令HgMal是着陆下滑期望轨迹高度Hg(Dt()g。)、实时高度偏差Ah和时间t的函数)，采用新高度给定指令HgMal与无人机高度h之差力引导信号输入给飞行控制系统，引导无人机实现着陆下滑期望轨迹的跟踪控制。本发明的着陆下滑初始段的引导方法通过以下步骤实现:步骤一:计算无人机进入着陆窗口时的闻度_ Λ//
权利要求
1.一种无人机着陆下滑初始段的引导方法，其特征在于: 步骤一:计算无人机进入着陆窗口时的高度差
2.根据权利要求1所述的一种无人机着陆下滑初始段的引导方法，其特征在于:所述的衰减速率的取值范围为0.03 0.1。
3.根据权利要求1所述的一种无人机着陆下滑初始段的引导方法，其特征在于:所述的门限值dHtg的取值范围为0.5m 10m。
4.一种带导引模块的飞行控制系统，其特征在于:所述的引导模块以无人机实际高度h和期望着陆轨迹高度Hg作为输入，计算无人机进入着陆窗口时的高度I JR然后根据所述高度差M确定并输出新高度给定指令Hgreal，根据所述的新高度给定指令HgMal计算得到引导信号输入给飞行控制系统。
全文摘要
本发明公开了一种无人机着陆下滑初始段的引导方法。本发明根据无人机进入着陆窗口时的无人机高度与着陆下滑期望轨迹高度之差，生成一个新高度给定指令。新高度给定指令与无人机高度之差作为飞行控制系统的外回路输入信号，引导无人机实现着陆下滑期望轨迹的跟踪控制。该方法避免了传统控制方法因无人机高度与着陆下滑期望轨迹高度的大高度差，致使外回路控制律解算出的俯仰角给定指令达到限幅值，导致无人机放弃期望轨迹的跟踪控制。当顺风或逆风干扰存在时，本发明中新高度给定指令与无人机高度之差的引导信号仍然较小，能保证无人机沿着陆下滑期望轨迹着陆，使接地点状态达到技术指标要求。
文档编号G05D1/10GK103116359SQ201310032069
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者王勇, 郝现伟 申请人:北京航空航天大学