无人机以及控制其滑行的方法与流程

本申请涉及无人机领域，具体而言，涉及一种无人机以及控制其滑行的方法。

背景技术：

现有技术中，无人机的起落架采用后三点式，在实际运用时具有起飞距离短的优点。

针对相关技术中滑行控制比较难，速度较大时容易发生侧翻的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种无人机，以解决滑行控制比较难，速度较大时容易发生侧翻的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种控制无人机滑行的控制方法。

根据本申请的一种无人机滑行控制方法包括：检测所述无人机的初始滑行速度是否大于设定的滑行速度阈值，

如果所述无人机的初始速度大于所述滑行速度阈值，则开始记录所述无人机滑行时的航向和所述无人机的位置坐标，

根据所述无人机滑行时的航向得到偏航角，根据所述无人机的位置坐标得到侧偏距，并根据所述侧偏距和所述偏航角计算得到用以控制所述无人机转向的转向控制指令，以及，

实时采集所述无人机的滚转角和滚转角速率，得到用以防止所述无人机侧翻的保护控制指令，

通过所述保护控制指令和所述转向控制指令，控制所述无人机的尾轮转向，完成对所述无人机的滑行控制。

进一步的，根据所述无人机滑行时的航向得到偏航角包括：

通过所述无人机中的gps获取所述无人机当前速度航向，并将所述无人机当前速度航向转换为导航坐标系，

通过所述导航坐标系计算出所述无人机的偏航角，所述偏航角为所述无人机的速度航向与跑道航向的偏差。

进一步的，根据所述无人机的位置坐标得到侧偏距包括：

通过所述无人机中的gps获取所述无人机当前位置的经纬度坐标，并将所述无人机当前位置的经纬度坐标转换为导航坐标系，

通过所述导航坐标系计算出所述无人机的侧偏距，所述侧偏距为所述无人机的与跑道中心线的垂直距离。

进一步的，方法还包括：

通过所述无人机中的gps得到所述无人机当前位置的经纬度wgs84坐标系，并将所述经纬度wgs84坐标系转换为平面导航坐标系x，y值，所述平面导航坐标系统的x轴为正东方向，y轴为正北方向。

进一步的，方法还包括：对所述无人机的滑行控制的跑道标定，用于表示跑到的线段按照如下方法获得：

按照原始跑道长度将跑道中心线等分成n个点，

对所述每个点采集m时间段的gps位置，

将采集到的n个点m时间段内的所述gps位置转换为导航坐标系，再进行线性拟合。

进一步的，所述滑行速度阈值为：2m/s-5m/s。

进一步的，如果所述无人机的初始速度不大于所述滑行速度阈值，则通过控制所述无人机的偏航角速率用于控制所述无人机滑行

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种无人机。

根据本申请的无人机包括：按照所述无人机滑行控制方法控制其滑行。

进一步的，所述无人机采用后三点式起落架

进一步的，安装一控制模块，所述控制模块用以控制所述无人机滑行，所述控制模块还包括：用以向地面同步风控数据的无线通信模块。

在本申请实施例中，采用转向控制指令和保护控制指令结合的方式，通过所述无人机滑行时的航向得到偏航角，根据所述无人机的位置坐标得到侧偏距，并根据所述侧偏距和所述偏航角计算得到用以控制所述无人机转向的转向控制指令，且实时采集所述无人机的滚转角和滚转角速率，得到用以防止所述无人机侧翻的保护控制指令，达到了控制无人机滑行、防止无人机在滑行过程中侧翻的目的，利用滚转角和滚转角速率形成偏航角速率保护指令，可以有效的保证在滑行控制过程中不会发生侧翻。从而实现了平稳滑行的技术效果，进而解决了无人机在滑行过程中滑行控制比较难，速度较大时容易发生侧翻的的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的无人机滑行控制方法；

图2是根据本申请实施例的实现原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，该方法包括如下的步骤s100至步骤s103：

步骤s100检测所述无人机的初始滑行速度是否大于设定的滑行速度阈值，

步骤s101如果所述无人机的初始速度大于所述滑行速度阈值，则开始记录所述无人机滑行时的航向和所述无人机的位置坐标，

步骤s102根据所述无人机滑行时的航向得到偏航角，根据所述无人机的位置坐标得到侧偏距，并根据所述侧偏距和所述偏航角计算得到用以控制所述无人机转向的转向控制指令，以及，

通过gps获取无人机的当前经纬度坐标，计算出当前无人机与跑道中心线的垂直距离，即侧偏距dz，当无人机滑行时，通过gps获取无人机当前航向，并计算出无人机航向与跑道航向的偏差，即偏航角dpsi。

转向控制指令cmd_wy＝kz*dz+kpsi*dpsi,cmd_wy为偏航角速率指令，kz，kpsi为增益参数，根据实际情况调整。

步骤s103实时采集所述无人机的滚转角和滚转角速率，得到用以防止所述无人机侧翻的保护控制指令，通过陀螺仪获取无人机的滚转角gama和滚转角速率wx，计算出偏航角速率保护指令，

通过陀螺仪获取无人机的滚转角gama和滚转角速率wx，计算出偏航角速率保护指令prot_wy,prot_wy＝kgama*gama+kwx*wx,kgama和kwx为增益参数，根据实际情况调整。

prot_wy,prot_wy＝kgama*gama+kwx*wx,

其中，kgama和kwx为增益参数，根据实际情况调整，

步骤s104通过所述保护控制指令和所述转向控制指令，控制所述无人机的尾轮转向，完成对所述无人机的滑行控制，通过陀螺仪获取无人机的偏航角速率wy，计算出尾轮转向指令r＝kwy*(cmd_wy+prot_wy-wy)，通过陀螺仪获取无人机的偏航角速率wy。

作为本实施例中的优选，在所述步骤s102中根据所述无人机滑行时的航向得到偏航角包括：通过所述无人机中的gps获取所述无人机当前速度航向，并将所述无人机当前速度航向转换为导航坐标系，通过所述导航坐标系计算出所述无人机的偏航角，所述偏航角为所述无人机的速度航向与跑道航向的偏差。当无人机滑行时，通过gps获取无人机当前航向，并计算出无人机航向与跑道航向的偏差，即偏航角dpsi。

作为本实施例中的优选，在所述步骤s102中根据所述无人机的位置坐标得到侧偏距包括：通过所述无人机中的gps获取所述无人机当前位置的经纬度坐标，并将所述无人机当前位置的经纬度坐标转换为导航坐标系，通过所述导航坐标系计算出所述无人机的侧偏距，所述侧偏距为所述无人机的与跑道中心线的垂直距离。具体地，利用侧偏距dz，即无人机当前位置与跑道中心线的垂直距离，和偏航角dpsi，即无人机速度航向与跑道航向的差值，计算偏航角速率指令：cmd_wy＝kz*dz+kpsi*dpsi,cmd_wy为偏航角速率指令，kz，kpsi为增益参数，根据实际情况调整。

优选地，上述步骤s102还包括：通过所述无人机中的gps得到所述无人机当前位置的经纬度wgs84坐标系，并将所述经纬度wgs84坐标系转换为平面导航坐标系x，y值，所述平面导航坐标系统的x轴为正东方向，y轴为正北方向。

优选地，上述步骤还包括：对所述无人机的滑行控制的跑道标定，用于表示跑到的线段按照如下方法获得：按照原始跑道长度将跑道中心线等分成n个点，对所述每个点采集m时间段的gps位置，将采集到的n个点m时间段内的所述gps位置转换为导航坐标系，再进行线性拟合。

优选地，如果所述无人机的初始速度不大于所述滑行速度阈值，则通过控制所述无人机的偏航角速率用于控制所述无人机滑行。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：用滚转角和滚转角速率形成偏航角速率保护指令，可以有效的保证在滑行控制过程中不会发生侧翻。

根据本发明实施例，提供了一种无人机滑行控制方法，如图2所示，该方法包括：

(1)导航坐标系转换：

将gps经纬度的wgs84坐标系转换为平面导航坐标系x，y值，x轴为正东方向，y轴为正北方向。

l0,b0为gps坐标系下的原点经、纬度坐标。l,b为gps坐标系下的当前点经、纬度坐标。ax＝6383487.606米，bx＝5357.31米，ay＝6367449.134米，by＝32077米，此四个数值为描述地球曲率与半径的固定数值。

(2)跑道标定：

按照跑道长度将跑道中心线等分成5个点，对每个点采集10分钟的gps位置，转换为导航坐标系，再进行线性拟合，得到用来表示跑道的线段。

(3)计算侧偏距：

通过gps获取无人机的当前经纬度坐标，转换为导航坐标系，计算出当前无人机与跑道中心线的垂直距离，即侧偏距dz。

(4)计算偏航角：

当无人机滑行时，通过gps获取无人机当前速度航向，转换为导航坐标系，并计算出无人机速度航向与跑道航向的偏差，即偏航角dpsi；

(5)cmd_wy＝kz*dz+kpsi*dpsi,cmd_wy为偏航角速率指令，kz，kpsi为增益参数，根据实际情况调整；

(6)通过陀螺仪获取无人机的滚转角gama和滚转角速率wx，计算出偏航角速率保护指令prot_wy,prot_wy＝kgama*gama+kwx*wx,kgama和kwx为增益参数，根据实际情况调整；

(7)通过陀螺仪获取无人机的偏航角速率wy，计算出尾轮转向指令r＝kwy*(cmd_wy+prot_wy-wy)，通过尾轮转向指令控制尾轮进行转向控制，完成无人机的滑行。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本发明实施例，还提供了一种用于实施上述无人机滑行控制方法的无人机，该装置按照所述无人机滑行控制方法控制其滑行。

在一些实施例中，所述无人机采用后三点式起落架。

作为本实施例中的优选，所述无人机安装一控制模块，所述控制模块用以控制所述无人机滑行，所述控制模块还包括：用以向地面同步风控数据的无线通信模块。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。