[发明专利]一种基于测距信号的固定翼无人机编队跟踪制导方法

说明书

本发明提出一种基于测距信号固定翼无人机编队跟踪制导方法，该方法首先设计了单架无人机自动跟踪地面目标的制导模型，其次，分别设计了用于单邻居编队的相位和速度控制协同制导模型和用于双邻居编队的相位和速度控制协同制导模型；最后，针对地面静止目标的跟踪需求选择相应的制导模型作为各无人机的制导策略。区别于其它的制导方法，本发明能够仅使用距离传感器即实现对地面静止目标的自动协同跟踪。

技术领域

本发明涉及无人机飞行控制技术领域，尤其是一种基于测距信号的固定翼无人机编 队跟踪制导方法。

背景技术

随着近年来科技水平的不断提高，无人机从最初的目标识别、通信中继到侦查监视、灾害评估等，其应用领域得到了极大的扩展，未来的应用前景极其广阔。利用无人 机来对地面移动目标进行自动跟踪是无人机的一个重要的应用方向。相对于单架无人 机，多架无人机组成编队对地面目标进行协同跟踪具有更加明显的优势：一是可以扩大 单架无人机传感器的作用范围，降低丢失目标的概率；二是可以提高对目标运动状态的 估计精度，在应用上可以提供更高的灵活性。无人机协同跟踪地面目标制导方法设计的 主要难点在于如何使得多架无人机在自动跟踪地面目标的同时能够有效维持特定编队。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种基于测距信号的固定翼无人机编 队跟踪制导方法，该方法能够仅使用距离传感器即实现对地面静止目标的自动协同跟踪。

技术方案：为实现上述技术效果，本发明提出的技术方案为：

一种基于测距信号的固定翼无人机编队跟踪制导方法，该方法包括步骤：

(1)获取无人机和地面目标的航向信息，根据获取的信息数据构建无人机定距跟踪地面目标的二维运动学模型：

其中，为无人机i与地面目标间的相对距离变化率；v_i为无人机i的速度；χ_i为 无人机i的视线角，即无人机i速度方向与无人机和目标间连线的夹角；为χ_i的角变 化率；ω_i无人机i的角速度；ρ_i为无人机i与地面目标间的相对距离；

(2)根据无人机定距跟踪地面目标的二维运动学模型，建立定距跟踪地面静止目标的单无人机制导模型和无人机编队制导模型；其中，

定距跟踪地面静止目标的单无人机制导模型为：

式中，表示无人机i的航向跟踪制导律输出，表示单无人机制导增益，ρ_d表示稳定定距跟踪时无人机与目标间距离；

定距跟踪地面静止目标的无人机编队制导模型包括：

无人机编队单邻居相位控制制导模型：

其中，表示无人机i的编队航向制导律输出，表示编队制导增益，r_i,i-1表示无人机i与其相邻无人机i-1之间的距离，N表示无人机编队中的无人机总数；

无人机编队单邻居速度控制制导模型：

其中，k_v表示编队速度制导增益；

无人机编队双邻居相位控制制导模型：

无人机编队双邻居速度控制制导模型：

其中，表示无人机i的编队速度控制制导律输出。

(3)当单架无人机定距跟踪地面静止目标时，选取单无人机制导模型作为无人机制导策略；