[发明专利]一种固定翼无人机抗侧风的飞行控制方法

摘要

本发明提出了一种固定翼无人机抗侧风的飞行控制方法，无人机在飞行过程中，采用GPS导航信息合成出无人机当前的地速方向，控制无人机地速方向对准目标航路点；根据无人实时的机侧向航迹偏差，采用增益负反馈修正侧向的航迹偏差；根据无人机实时的侧向航迹偏差，采用可变的增益系数，生成修正指令，从而大大提高了无人机抗侧风扰动的能力，并能有效提高无人机航迹跟踪速度和精度。其解决了现有固定翼无人机在空中巡航的过程中，由于侧风扰动，导致航迹跟踪精度不够高，容易出现无人机横侧向的振荡，影响飞行稳定和安全的问题。

主权项

1.一种固定翼无人机抗侧风的飞行控制方法，其特征在于，在飞行过程中，采用GPS导航信息合成出无人机实时地速方向，控制无人机地速方向对准目标航路点，根据无人机实时的侧向航迹偏差，采用增益负反馈修正侧向的航迹偏差，包括以下步骤：S1：读取无人机当前的GPS坐标与自驾仪系统预设的航点GPS坐标，根据两者的坐标，计算地面坐标系下的相对坐标；其中，lon和lat分别是GPS坐标中的经度和纬度，lon′和lat′是相对坐标的参照基准点的经度和纬度，以起飞点为参照基准点，R为地球半径；S2：根据无人机和预设航点在地面坐标系下的相对坐标计算目标航向角；Heading＝atan2(Δx,Δy)其中，x_e和y_e是无人机当前位置在地面坐标系下的相对坐标，x_a和y_a是目标航路点的相对坐标，Heading是目标航向角；S3：读取无人机当前的GPS导航信息中的X轴速度和Y轴速度，通过计算得到地面坐标系下无人机实时地速方向，即无人机实时航迹角；gpsheading＝atan2(V_x,V_y)其中，V_x和V_y分别是无人机的X轴速度和Y轴速度，gpsheading是地面坐标系下无人机实时航迹角；S4：用目标航向角与航迹角做差，得到航向角偏转指令；Yaw1＝Heading‑gpsheadingS5：根据无人机和预设航点在地面坐标系下的相对坐标，计算无人机相对于航迹的侧向航迹偏差d；其中，x_b和y_b是上一个目标航路点的相对坐标；S6：根据无人机实时的侧向航迹偏差，侧向航迹偏差乘以增益系数K得到航向角修正指令Yaw2；增益系数K采用基于偏差变化的分段式赋值；e表示偏差，即预设值与实际值的差；随着偏差e的不断减小即e的取值由e_max不断减小至e_min，增益系数K由极小值K_min逐渐增大，最后稳定到极大值K_max；e_min，e_max分别为5和50，K_min，K_max分别为0.012和0.048；Yaw2＝K·dS7：航向角偏转指令加上航向角修正指令得到航向角控制指令Yaw；Yaw＝Yaw1+Yaw2。