[发明专利]一种任意时间到达的固定翼无人机制导方法

说明书

本发明公开了一种任意时间到达的固定翼无人机制导方法，包括建立无人机与目标点的二维碰撞模型；根据无人机和目标点的位置得到无人机和目标点的相对距离r以及水平基准线到视线的夹角q；结合水平基准线到速度的夹角θ得到从速度到视线的夹角η；根据相对距离r、夹角η和无人机的速度v设计无人机的盘旋制导律；根据预设的导航系数、无人机的速度v、相对距离r、夹角q、夹角θ计算当前时刻无人机达到目标点所用时间t_go；根据期望无人机的到达T_d、已飞时间t、所用时间t_go以及预设阈值确定选择无人机的盘旋制导律或预设的时间控制制导律进行制导。实现无人机的任意时间到达。

技术领域

本发明属于无人机控制技术领域，特别是涉及一种任意时间到达的固定翼无人机制导方法。

背景技术

20世纪90年代以来，无人机在军用和民用领域得到了广泛的关注与发展。相比于旋翼无人机，固定翼无人机具有飞行速度快、飞行距离远、飞行高度高等特点。在执行某些任务时，固定翼无人机具有不可取代的优势。目前来看，随着任务的复杂程度越来越高，单个无人机难以满足任务的需求，通过多无人机协同可以有效提高执行任务的能力。这就要求多无人机能够同时到达指定的任务区域，而对于单无人机来说，就要求无人机能够控制其到达指定任务区域的时间。

时间控制制导律能够控制无人机的飞行时间，实现无人机以期望时间到达任务区域，但是通过详细研究发现，目前的时间控制制导律能在有限范围内控制飞行时间，但是很难实现飞行时间的任意控制，当多无人机与指定的任务区域距离相差比较大时，制导律难以实现多无人机同时到达指定任务区域。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种任意时间到达的固定翼无人机制导方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种任意时间到达的固定翼无人机制导方法，方法包括以下步骤：

步骤S100：建立无人机与目标点的二维碰撞模型，二维碰撞模型中包括无人机的位置、目标点的位置、无人机的速度v、经过无人机的水平基准线ref，从无人机到目标点的视线los，从水平基准线ref到速度v的夹角θ，逆时针方向为正；

步骤S200：根据无人机的位置和目标点的位置得到无人机和目标点的相对距离r以及水平基准线ref到视线los的夹角q；

步骤S300：根据水平基准线到视线的夹角q以及水平基准线ref到速度v的夹角θ得到从速度v到视线los的夹角η；

步骤S400：根据无人机和目标点的相对距离r、速度v到视线los的夹角η和无人机的速度v设计无人机的盘旋制导律；

步骤S500：获取期望无人机的到达时间为T_d，无人机的已飞时间为t，根据预设的导航系数、无人机的速度v、无人机和目标点的相对距离r、水平基准线ref到视线los的夹角q、水平基准线到速度的夹角θ计算当前时刻无人机达到目标点所用时间t_go；

步骤S600：根据期望无人机的到达时间T_d、无人机的已飞时间t、当前时刻无人机达到目标点所用时间t_go以及预设阈值确定选择无人机的盘旋制导律或预设的时间控制制导律进行制导，得到无人机的过载指令，以控制无人机飞行。

优选地，步骤S200中根据无人机的位置和目标点的位置得到无人机和目标点的相对距离r，具体为：

具体地，(x，y)为无人机的位置，(x_t，y_t)为目标点的位置。

优选地，步骤S200中根据无人机的位置和目标点的位置得到水平基准线ref到视线los的夹角q，具体为：