[发明专利]飞行器自动驾驶仪

说明书

本文描述了飞行器自动驾驶仪。自动驾驶仪的各种配置被用在能够仅基于平移加速度测量值而设计的无陀螺引导和控制系统中。在另一些配置中，自动驾驶仪的一个或更多个部件可以用作引导和控制系统的主要部件的备用。自动驾驶仪可以使用状态估计以确定效应器命令，从而控制飞行器。

背景技术

传统的自动驾驶仪能够使用由陀螺仪测量的角速率和来自惯性测量单元(IMU)的平移加速度两者来控制航空飞行器的飞行。炮射弹(传统的和电磁的两者)在发射时受到非常大的地心引力(“重力”)。这种重力能够损坏或损毁用来稳定晃动机身的陀螺仪。在一些例子中，用来抵抗在发射期间以及另一些可能的操作期间受到的大的重力的这些和另一些类型传感器的硬化(重力硬化)能够是困难的且昂贵的。

本文关于本文公开内容所呈现的这些和另一些考量。

发明内容

应当理解，本发明内容部分以简化的形式引入了一些概念，这些概念在下面的具体实施方式中进一步被描述。本发明内容部分不意在用于限制所要求保护主题的范围。

根据本文公开的一个实施例，公开了一种用于控制飞行器的计算机执行的方法。在一些实施方式中，该方法包括：接收引导命令，接收移动测量值，并生成多个状态估计值。该方法还包括：利用引导命令和多个状态估计值来输出控制表面命令。该方法也包括：根据控制表面命令确定效应器命令，以及输出效应器命令到至少一个控制效应器，从而根据效应器命令来控制飞行器。

根据本文公开的另一个实施例，公开了一种用于飞行器的引导和控制系统。在一些实施方式中，引导和控制系统包括：引导系统，其可操作以生成引导命令；移动测量设备，其可操作以测量飞行器的移动以生成移动测量值；以及自动驾驶仪模块，其可操作以接收引导命令。自动驾驶仪模块还可操作以生成多个状态估计值以及利用引导命令、移动测量值和多个状态估计值来输出控制表面命令。引导和控制系统可以进一步包括：控制逻辑模块，其可操作以接收控制表面命令，并且生成效应器命令作为响应；和控制效应器，其可操作以接收效应器命令，从而根据效应器命令来控制飞行器。

根据本文公开的又另一个实施例，公开了一种用于飞行器的控制模块。根据一些实施方式，控制模块可以包括自动驾驶仪模块和控制逻辑模块。自动驾驶仪模块可以被配置成接收来自引导系统的引导命令和移动测量设备的输出。自动驾驶仪模块可操作以增加引导命令的增益成增益的引导命令。自动驾驶仪模块可以包括误差模块、状态估计器和增益模块。

误差模块可操作以接收引导命令和移动测量装置的输出作为输入，并进一步可操作以输出误差。状态估计器可操作以接收增益的引导命令和误差之间的差值，并计算一个或更多个状态估计值。增益模块可操作以接收一个或更多个状态估计值，从而计算控制表面命令。控制逻辑模块可操作以接收控制表面命令并输出效应器命令。

已经讨论的特征、功能和优点能够独立地实现在本公开的各种实施例中，或在另一些实施例中被组合，实施例的进一步细节能够参照如下描述和附图了解到。

附图说明

根据具体实施方式和附图，本文所呈现的实施例将被更全面地理解，其中：

图1根据本文公开的至少一个实施例的利用引导和控制系统的状态估计值的飞行器的框图。

图2是根据本文公开的至少一个实施例的垂直控制模块的图示说明。

图3是根据本文公开的至少一个实施例的横向/倾斜角控制模块的图示说明。

图4是根据本文公开的至少一个实施例的可替代的横向/倾斜角控制模块的图示说明。

图5是根据本文公开的至少一个实施例的引导和控制系统的图示说明。

图6是根据本文公开的至少一个实施例的用于控制飞行器的一种程序配置。

图7是根据本文公开的至少一个实施例的用于修改引导命令的一种程序配置。