[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

说明书

本发明公开了一种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90º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1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。本发明适用于舰载无人机绳钩回收段制导，满足无人机绳钩回收高精度和特定方向性回收的需求。

技术领域

本发明涉及小型舰载无人机自适应精确绳钩回收制导技术领域，具体涉及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。

背景技术

无人机绳钩回收是一种理想的新型精确定点回收方式，特别适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地或舰船上使用，可认为它是一种零距离回收方式：即在导引装置指引下，控制无人机回收航迹，使机翼翼尖小钩捕获悬挂在回收系统吊杆上的拦阻绳，实现无人机平稳、准确地完成垂绳拦阻回收。

目前，制导与控制相关文献集中于撞网回收。而相比撞网回收，绳钩回收对控制精度要求更高。

现有技术中，《舰载无人机撞网回收自适应制导技术》在借鉴导弹比例导引方法，形成无人机撞网回收纵向自适应制导方案。比例导引在动目标跟踪上具有通用性，但是绳钩回收其绳钩设置在舰艇一侧，无人机只能从特定方向跟踪接近回收网，而采用比例导引无人机接近目标时具有不确定方向，因此无人机容易撞到舰桥等舰上高大建筑物。

对于采用比例导引无人机接近目标时，由于飞行方向的不确定性，无人机容易撞到舰桥等舰上高大建筑物的问题，文献《基于相对航迹预测的无人机垂直撞网回收制导律设计》中采用航迹预测的方式以解决无人机撞网需要特定方向的问题。但是，文中只描述了无人机相对舰艇直线尾追段横侧向导引与控制，没有进一步提出无人机在远离舰艇初始速度方向返航回收时，如何引导无人机进入直线尾追回收段的方法。此外，文中采用基于侧偏距和航迹误差角生成滚转角指令，该方法为常规线性PID方法，航迹跟踪精度较低。因此为提高航迹跟踪精度采用改进的非视线导引方法完成期望航迹的精准跟随。

发明内容

本发明的目的在于提供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，在无人机绳钩回收过程中，提供一种无人机返航回收时的制导航路及制导方法，无人机在任意位置都可依据本制导航路及制导方法返航。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种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1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。

进一步地，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：