[发明专利]一种基于机动动作链的无人机控制方法和无人机

说明书

本发明实施例公开的一种基于机动动作链的无人机控制方法和设备，涉及无人机控制技术，能够解决现有无人机控制技术指挥员的操纵负担大的问题。指挥员根据无人机状态和当前空中态势，决策后选择无人机将要执行的空战任务，针对空战任务可离线规划一条机动动作链，包含机动动作类型、参数和切换条件，并将此指令信息通过遥测天线发送给无人机，无人机收到后根据指令执行机动动作链并完成空战任务，该方法和设备主要用于无人机控制。

技术领域

本发明涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种基于机动动作链的无人机控制方法和无人机。

背景技术

无人机的控制形式从顶层(全自主)到底层(全遥控)，一般包括全自主控制、任务控制、机动动作控制、位置速度控制、姿态过载控制和直接舵面控制等。针对瞬息万变的空战态势，无人机的智能水平还达不到全自主作战，而留给指挥员决策并控制无人机的战机转瞬即逝，因此无人机的控制形式应该简单明确。一般而言，控制形式越接近顶层，控制越简单，指挥员的操作负担越小。根据目前的无人机自主能力，采用机动动作链的控制形式能最大程度的简化无人机控制和减小指挥员操作负担。

机动动作链由连续多个机动动作拼接而成，国内外学者最早在有人机空战自主决策中对机动动作进行了研究，“典型战术动作库”中各个机动动作没有定量的数学描述，无法进行准确控制，而“基本操纵动作库”中各个机动动作工作在极限状态并且无法体现空战战术目的或意图。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种基于机动动作链的无人机控制方法和无人机，能够解决现有无人机控制技术指挥员的操纵负担大的问题。

本发明的技术解决方案：

一种基于机动动作链的无人机控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，指挥员根据无人机状态和当前空中态势，在地面控制站或空中控制站选择无人机将要执行的空战任务；

步骤2，指挥员针对空战任务从第一机动动作库中选取机动动作，并在离线状态下，基于选取的机动动作生成一条机动动作链，并将所述机动动作链通过遥测天线发送给无人机，所述机动动作链是指一条按特定顺序执行的机动动作序列，机动动作链中，包含机动动作类型、机动动作的描述参数以及机动动作间的切换条件，所述描述参数用于体现机动动作的包括空间几何和时间在内的特性；

步骤3，无人机通过传感器获取自身状态信息，结合第二机动动作库和自身状态信息从所述机动动作链中解析出当前机动动作的类型和描述参数；

步骤4，无人机依据自身状态信息修改解析出的机动动作的描述参数；

步骤5，无人机依据修改后的机动动作的描述参数和当前机动动作类型执行该机动动作；

步骤6，无人机依据自身状态信息，判断当前机动动作与下一机动动作之间的切换条件是否满足，若不满足，继续当前机动动作，若满足，切换至下一机动动作，重复步骤3和步骤4内容，直至完成最后一个机动动作。

进一步可选的，所述无人机依据修改后的机动动作的描述参数和当前机动动作类型执行该机动动作包括：

对于高速摇摇类的机动动作，通过雷达系下的指向误差得到气流角指令，再通过伪动力学模块生成角加速度指令，最后通过控制分配方法，根据给定的角加速度指令，得到需要的舵偏控制指令；

对于桶滚和筋斗两个机动动作，桶滚和筋斗机动都给出了线加速度和滚转角指令，通过线运动动态逆模块对线加速度进行控制，得到攻角和油门杆指令，油门杆指令作为一个单独的输入指令对无人机进行控制，攻角和滚转角一起作为气流角指令，侧滑角指令为零；

对于直线、转弯和盘旋三个机动动作，根据各自的描述参数得到速度矢量的方向和大小控制指令。