一种细分分段的翼伞归航控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种细分分段的翼伞归航控制方法，包括以下步骤：S1、通过导航模块获得翼伞的导航参数，包括翼伞的位置、高度、速度、飞行方向与目标中心的偏航角；S2、导航模块对获取的参数进行数据解析，将有效数据输出至翼伞控制模块；S3、通过翼伞控制模块对导航数据进行综合分析判别，按照细分分段的方法，发出控制信号。本发明将分段归航方法进行细分分段，依据空投系统的实时高度、位置等信息，着重合理规划低空段翼伞的归航路径，制定相应的控制策略，减少低空风等环境因素对系统控制精度的不利影响，翼伞自主归航路径得到有效控制，将着陆精度控制在有效范围内，提高了着陆精度。
【专利说明】一种细分分段的翼伞归航控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及翼伞的归航控制领域，更具体地说，涉及一种细分分段的翼伞归航控制方法。
【背景技术】
[0002]目前在精确空投系统中对翼伞的分段归航控制大致分为向心段、能量消耗段和着陆段。向心段采用向心飞行的模式，能量消耗段围绕着陆点做盘旋操纵；着陆段调整至逆风状态实施雀降着陆。这种分段模式相对粗略，操纵策略简单，无法适应多变的气象环境。由于低空段风对系统的着陆精度的影响较大，加上精确空投系统中翼伞系统固有的时滞效应，很难按照预定轨迹精准控制其逆风着陆，达到着陆精度的要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够提高着陆精度的细分分段的翼伞归航控制方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种细分分段的翼伞归航控制方法，包括以下步骤:
[0005]S1、通过导航模块获得翼伞的导航参数，包括翼伞的位置、高度、速度、飞行方向与目标中心的偏航角；
[0006]S2、导航模块对获取的参数进行数据解析，将有效数据输出至翼伞控制模块；
[0007]S3、通过翼伞控制模块对导航数据进行综合分析判别，按照细分分段的方法，发出控制信号，细分分段方法及各段控制策略为:
[0008]I)导航参数无效，采用自旋段，单侧下拉翼伞操纵绳，控制翼伞在空投点附近区域盘旋下落，等待获取有效导航参数；
[0009]2)在获取有效导航参数之后，采用向心段，控制翼伞按照径向归航的方式朝目标中心滑翔飞行；
[0010]3)翼伞滑翔飞行至目标区域范围后，采用高空盘旋段，控制翼伞不超出盘旋外径区域内下落；
[0011]4)翼伞降高至预着陆高度，采用强制寻的段，控制翼伞飞向目标中心；
[0012]5)翼伞到达近地高度，采用强制近地盘旋段，单侧下拉操纵绳，控制翼伞快速下降；
[0013]6)翼伞到达雀降高度，采用刹车段，双侧下拉翼伞操纵绳，控制系统安全着陆。
[0014]上述方法中，在自旋段，翼伞操纵量为25%H?35%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
[0015]上述方法中，在向心段，翼伞操纵量为25%H?75%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
[0016]上述方法中，在高空盘旋段，翼伞操纵量为35%H?45%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
[0017]上述方法中，在强制寻的段，翼伞操纵量为25%H?75%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
[0018]上述方法中，在强制近地盘旋段，翼伞操纵量为70%H~80%H，H为翼伞操纵绳最大
操纵量。
[0019]上述方法中，在刹车段，翼伞操纵量为满行程操纵量H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
[0020]上述方法中，当L≥60%R时，进入向心段；
[0021]当L < R，且高度> H4时，进入高空盘旋段；
[0022]当翼伞下降至预着陆高度:H4=H5+Vh ? t时，进入强制寻的段；
[0023]当翼伞下降至近地高度:H5=H6+Vh ? 60%t，进入强制近地盘旋段；
[0024]当翼伞下降至着陆高度:H6= [H/ (2 ii r ? rev)+3] Vh,进入刹车段；
[0025]其中，
[0026]L:翼伞距离着陆点的水平距离；
[0027]R:100m ~200m;
[0028]H:翼伞操纵绳最大操纵量；
[0029]r:电机传动机构绞盘的半径；
[0030]rev:电机的转速；
[0031]Vh:翼伞的下降速度；
[0032]t:翼伞旋转一圈的时间。
[0033]实施本发明的细分分段的翼伞归航控制方法，具有以下有益效果:
[0034]1、本发明将分段归航方法进行细分分段，依据空投系统的实时高度、位置等信息，着重合理规划低空段翼伞的归航路径，制定相应的控制策略，减少低空风等环境因素对系统控制精度的不利影响，翼伞自主归航路径得到有效控制，将着陆精度控制在有效范围内，提闻了着陆精度。
[0035]2、本发明鲁棒性强、易于实现，可推广应用于其他柔性飞行器系统中。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0037]图1是本发明细分分段的翼伞归航控制方法的飞行包线图；
[0038]图2是本发明细分分段的翼伞归航控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0040]本发明的细分分段的翼伞归航控制方法包括以下步骤:
[0041]S1、通过导航模块获得翼伞的导航参数，包括翼伞的位置、高度、速度、飞行方向与目标中心的偏航角等参数；
[0042]S2、导航模块对获取的参数进行数据解析，将有效数据输出至翼伞控制模块；
[0043]S3、如图1所示，通过翼伞控制模块对导航数据进行综合分析判别，按照细分分段的方法，发出控制信号，细分分段方法及各段控制策略为:[0044]I)在导航系统未获取到有效的导航参数前，采用小操纵量下拉单侧操纵绳，系统在空投点附近盘旋下落，盘旋半径较大，下落速度小，等待获取有效的导航参数。
[0045]2)在获取有效导航参数之后，采用向心段，控制翼伞按照径向归航的方式朝目标中心滑翔飞行。
[0046]3)翼伞滑翔飞行至目标区域范围后，采用高空盘旋段，控制翼伞不超出盘旋外径区域内下落 ；
[0047]4)翼伞降高至预着陆高度，采用强制寻的段，控制翼伞飞向目标中心；
[0048]5)翼伞到达近地高度，采用强制近地盘旋，大操纵量单侧下拉操纵绳，控制翼伞快速下降；
[0049]6)翼伞到达雀降高度，采用刹车段，双侧下拉翼伞操纵绳，控制系统安全着陆。
[0050]本发明在低空段针对翼伞高度细分了控制过程，分别执行强制寻的、强制近地盘旋，将翼伞归航路径有效控制在一定范围内，同时，大操纵量减少了风的影响，从而提高着陆精度。
[0051]在优选的实施例中，
[0052]I为自旋段:
[0053]在导航系统未获取到有效的导航参数前，采用小操纵量下拉单侧操纵绳，系统在空投点附近盘旋下落，盘旋半径较大，下落速度小，等待获取有效的导航参数。此时，翼伞操纵量为25%H~35%H，优选为30%H ；
[0054]2为向心段:
[0055]获得导航参数后，当L > 60%R，不断修正翼伞飞行方向，使翼伞逐渐对准目标点飞行。此时，翼伞操纵量为25%H~75%H ；
[0056]3为高空盘旋段:
[0057]当L < R (—般情况下R:1OOm~200m)，且高度> H4，空投系统逐渐消耗能量，围绕目标点区域盘旋下降。此时，翼伞操纵量为为35%H~45%H，优选为40%H ；
[0058]4为强制寻的段:
[0059]当翼伞下降至预着陆高度:H4=H5+Vh.t，强制控制翼伞快速对准目标中心飞行。此时，翼伞操纵量为25%H~75%H ；
[0060]5为强制近地盘旋段:
[0061]当翼伞下降至近地高度:H5=H6+Vh.60%t，强制控制翼伞在最接近目标点中心的位置快速盘旋下落。此时，翼伞操纵量为70%H~80%H，优选为75%H ；
[0062]6为刹车段:
[0063]当翼伞下降至着陆高度:H6= [Η/ (2πr.reν)+3]ν?!，启动刹车，采用满行程操纵量下拉双侧操纵绳，使系统垂直落速迅速减小，安全着陆。
[0064]其中，
[0065]L:翼伞距离着陆点的水平距离；
[0066]R: IOOm ~200m ；
[0067]H:翼伞操纵绳最大操纵量；
[0068]r:电机传动机构绞盘的半径；
[0069]rev:电机的转速；[0070]Vh:翼伞的下降速度；
[0071]t:翼伞旋转一圈的时间。
[0072]本发明的翼伞归航控制系统如图2所示，其包含导航模块、翼伞控制模块、驱动电路、电机及传动机构、反馈电位器等单元。翼伞控制信号经驱动电路，控制电机及传动机构工作。电机及传动机构对翼伞操纵绳卷入或释放，反馈电位器同步感知电机转动位置，反馈至翼伞控制模块，翼伞控制模块接收反馈电位器感知的电机位置信息，与翼伞分段控制设定的操纵量进行比较，判定电机是否到位，发出停止电机转动的信号。
[0073]上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【权利要求】
1.一种细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 51、通过导航模块获得翼伞的导航参数，包括翼伞的位置、高度、速度、飞行方向与目标中心的偏航角； 52、导航模块对获取的参数进行数据解析，将有效数据输出至翼伞控制模块； 53、通过翼伞控制模块对导航数据进行综合分析判别，按照细分分段的方法，发出控制信号，细分分段方法及各段控制策略为: O导航参数无效，采用自旋段，单侧下拉翼伞操纵绳，控制翼伞在空投点附近区域盘旋下落，等待获取有效导航参数； 2)在获取有效导航参数之后，采用向心段，控制翼伞按照径向归航的方式朝目标中心滑翔飞行； 3)翼伞滑翔飞行至目标区域范围后，采用高空盘旋段，控制翼伞不超出盘旋外径区域内下落； 4)翼伞降高至预着陆高度，采用强制寻的段，控制翼伞飞向目标中心； 5)翼伞到达近地高度，采用强制近地盘旋段，单侧下拉操纵绳，控制翼伞快速下降； 6)翼伞到达雀降高度，采用刹车段，双侧下拉翼伞操纵绳，控制系统安全着陆。
2.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在自旋段，翼伞操纵量为25%H~35%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
3.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在向心段，翼伞操纵量为25%H~75%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
4.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在高空盘旋段，翼伞操纵量为35%H~45%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
5.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在强制寻的段，翼伞操纵量为25%H~75%H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
6.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在强制近地盘旋段，翼伞操纵量为70ffi~80ffi，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
7.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于，在刹车段，翼伞操纵量为满行程操纵量H，H为翼伞操纵绳最大操纵量。
8.根据权利要求1所述的细分分段的翼伞归航控制方法，其特征在于， 当L≥60%R时，进入向心段； 当L < R，且高度> H4时，进入高空盘旋段； 当翼伞下降至预着陆高度:H4=H5+Vh.t时,进入强制寻的段； 当翼伞下降至近地高度:H5=H6+Vh.60%t,进入强制近地盘旋段； 当翼伞下降至着陆高度:H6= [H/ (2 π r.rev)+3] Vh,进入刹车段; 其中， L:翼伞距离着陆点的水平距离；
R:100m ~200m ； H:翼伞操纵绳最大操纵量； r:电机传动机构绞盘的半径； rev:电机的转速；Vh: 翼伞的下降速度；t:翼伞旋转一圈的时间。
【文档编号】G05D1/10GK103529851SQ201310520591
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】刘琦, 贺喜, 庞桂林 申请人:航宇救生装备有限公司