[发明专利]一种小型舰载无人机自适应绳钩回收制导航路及制导方法

权利要求书

1.一种小型舰载无人机自适应绳钩回收制导方法，其特征在于：包括小型舰载无人机自适应绳钩回收制导航路，所述小型舰载无人机自适应绳钩回收制导航路包括于无人机完成任务航路飞行或接收到“返航”指令时的回收航路和调整航路；

所述回收航路为由航点4和航点3连接成的线性航路，所述航点4为舰艇绳钩回收架所在点位，所述航点3为沿舰艇航向反向800-1000m的位置点；

所述调整航路为依次由航点3、航点2、航点1和航点0连接成的非线性航路，所述航点2为沿舰艇航向反向加90°或减90°距航点3距离100-300m的位置点，且航点3和航点2间成半圆形航路；

所述航点1为沿舰艇航向距航点2距离500-700m位置点；

所述航点0为无人机完成任务航路飞行或接收到“返航”指令时的位置点；

还包括用于调整无人机实际飞行轨迹至期望轨迹的控制律；所述控制律包括横侧向航迹跟踪控制和纵向高度跟踪控制；

所述横侧向航迹跟踪控制方法包括如下步骤：

(1)依据期望轨迹、无人机的当前地速矢量V_g、无人机的前方视线L₁以及无人机的当前地速矢量V_g与前方视线L₁的视线角η，其中，无人机的前方视线L₁的起点与当前地速矢量V_g的起点重合、无人机的前方视线L₁的终点相交于期望轨迹；计算出圆弧C，所述圆弧C的两端分别与前方视线L₁的起点和终点重合，且圆弧C的一端与当前地速矢量V_g相切

(2)计算出期望的侧向加速度为：

(3)根据侧向加速度与靶机滚转角计算出滚转角指令为：

γ_g＝tan^-1(a_cmd/g)

进一步计算得：

(4)依据滚转角计算出：

副翼舵：

其中：为滚转角控制增益，γ为滚转角，γ_g为滚转角指令，为滚转角速率控制增益，ω_x为无人机滚转角速率；

方向舵：其中：

其中，为偏航角速率控制增益，ω_y为无人机偏航角速率，g为重力加速度，V为当前无人机速度。

2.根据权利要求1所述的小型舰载无人机自适应绳钩回收制导方法，其特征在于：在地球平面直角坐标系中，无人机返航时刻t₀的位置坐标为(x_m,y_m)，舰艇航向角为ψ_ship，航点4和航点3的距离为L₂，航点3和航点2间半圆形航路的直径为D，航点2和航点1的距离为L₀；

航点3的位置坐标(x₃,y₃)可表达如下：

航点2的位置坐标(x₂,y₂)可表达如下：

航点1的位置坐标(x₁,y₁)可表达如下：

3.根据权利要求2所述的小型舰载无人机自适应绳钩回收制导方法，其特征在于：所述航点4为舰艇绳钩回收架所在点位，高度为理想撞绳点高度；

所述航点3为航点4沿舰艇航向反向900m的点，高度为相对甲板25m；

所述航点2为沿舰艇航向反向加90°或减90°距航点3距离200m的点，高度为相对甲板25m；

所述航点1为沿舰艇航向距航点2距离600m的点，高度为相对甲板50m；

所述航点0为无人机完成任务航路飞行或接收到“返航”指令时的位置，高度为无人机当前高度。

4.根据权利要求3所述的小型舰载无人机自适应绳钩回收制导方法，其特征在于：所述航点4的理想撞绳点高度为距离甲板10m。