[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于無人機(jī)航空物探的低空飛行控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410521808.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104238580B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡永恒;郝治國;張新偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天空氣動力技術(shù)研究院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種應(yīng)用于無人機(jī)航空物探的低空飛行控制方法，其特征在于步驟如下：

(1)在進(jìn)入低空飛行前，無人機(jī)采用氣壓高度數(shù)據(jù)作為高度信號源進(jìn)行飛行控制；

(2)當(dāng)?shù)孛婵刂茻o人機(jī)進(jìn)入低空飛行模式后，無人機(jī)先切入平飛模態(tài)，使無人機(jī)按照給定的恒定速度進(jìn)行飛行，然后無人機(jī)自動轉(zhuǎn)入下滑模態(tài)，按照負(fù)4.5度下滑軌跡角進(jìn)行下滑；

(3)在下滑模態(tài)中，無人機(jī)程序自動判斷無線電高度表的數(shù)據(jù)，當(dāng)無線電高度表的數(shù)值低于600米時(shí)，無人機(jī)自動切換高度信號源由氣壓高度數(shù)據(jù)變?yōu)槿诤细叨戎担?/p>

(4)無人機(jī)按照融合高度值作為高度信號源進(jìn)行飛行控制，飛行控制程序根據(jù)當(dāng)前的融合高度值和負(fù)4.5度下滑軌跡角重新計(jì)算下滑軌跡線，并將無人機(jī)的高空飛行控制律切換至低空飛行控制律，并判斷當(dāng)前的融合高度值是否達(dá)到拉起段起始點(diǎn)的高度值，如果融合高度值達(dá)到拉起段起始點(diǎn)高度值，無人機(jī)開始按照跟蹤指數(shù)曲線下滑，當(dāng)融合高度值等于給定低空飛行高度后無人機(jī)進(jìn)入低空巡航飛行模式；

(5)在低空巡航飛行過程中，無人機(jī)實(shí)時(shí)對無線電高度表的數(shù)據(jù)進(jìn)行程序判斷，如果無線電高度表的數(shù)據(jù)低于40m且持續(xù)2-3s，則無人機(jī)自動轉(zhuǎn)入爬升模態(tài)，同時(shí)退出融合高度值作為高度信號源控制模式；當(dāng)無線電高度表的數(shù)據(jù)高于低空巡航給定高度且持續(xù)4-5s，無人機(jī)自動按照步驟(4)的跟蹤指數(shù)曲線進(jìn)行飛行，進(jìn)入低空巡航飛行模式直至完成航空物探任務(wù)；

(6)地面控制無人機(jī)退出低空巡航飛行模式并返回。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于無人機(jī)航空物探的低空飛行控制方法，其特征在于：所述融合高度值的獲取方式為：無人機(jī)利用氣壓高度表測量氣壓高度，并對氣壓高度信息進(jìn)行高通濾波，濾除其中的零位誤差信號，利用無線電高度表測量無線電高度，并對無線電高度信息進(jìn)行低通濾波，濾除其中的高頻噪聲信號，將濾除零位誤差信號的氣壓高度信息與濾除高頻噪聲信號的無線電高度信息進(jìn)行融合得到融合高度數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于無人機(jī)航空物探的低空飛行控制方法，其特征在于：所述跟蹤指數(shù)曲線為：

$H=\left\{\begin{array}{cc}\tan (\mathrm{\γ}/57.3)\×x+H_0& x\<Xter\\ H_{\_cmd}+(H_{\_\exp }-H_{\_cmd})\×e^{\left(-\frac{x-Xter}{V\×\mathrm{\τ}}\right)}& Xter\<x\<Xaim\\ H_{\_cmd}& x\>Xaim\end{array}\right.$

式中，x為無人機(jī)切入下滑模態(tài)時(shí)刻起向前飛行的水平距離，τ為跟蹤指數(shù)曲線的時(shí)間常數(shù)，γ為下滑軌跡角，V為跟蹤指數(shù)曲線的飛行速度，H₀為直線下滑起始高度，H_{_exp}為拉起段起始高度值，H_{_cmd}為低空巡航飛行高度；Xter為跟蹤指數(shù)拉起段在水平面上位置，Xaim為低空巡航飛行起始點(diǎn)，其中H_{_exp}-H_{_cmd}＝15m。