[發明專利]圓形航線自動飛行系統

在審

• 申請號: 201810171858.2
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108388263A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 薛廣龍;齊林;謝軼俊;孫曉敏
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

1.一種圓形航線自動飛行系統，包含指令輸入模塊、傳感器模塊、圓形航跡預測及引導模塊和飛行控制模塊，其特征在于：

所述指令輸入模塊用于接收需要盤旋的圓心位置、圓形航線的半徑、盤旋方向、盤旋速度和盤旋高度，并輸出給圓形航跡預測及引導模塊；

所述傳感器模塊用于采集飛行器實時參數，并輸出給圓形航跡預測及引導模塊；所述飛行器實時參數包含飛行器的經緯度信息、飛行器航跡角和航向角、飛行器姿態角、風向和風速、飛行器實時高度、飛行器空速和地速；

圓形航跡預測及引導模塊用于結合指令輸入模塊和傳感器模塊的輸出進行圓形航線以及進入圓形航線的進入路徑的規劃，再根據進入路徑以及圓形航線預測水平軌跡、飛行器高度剖面和飛行器速度剖面，最后根據飛行器高度剖面、飛行器速度剖面與飛行器實時參數的差值計算進入盤旋和盤旋轉彎過程中的橫滾指令，高度調指令和速度指令，作為飛行控制模塊的輸入參數；

飛行控制模塊根據輸入參數控制飛行器飛行。

2.根據權利要求1所述的一種圓形航線自動飛行系統，其特征在于所述指令輸入模塊為人機交互裝置，圓心位置、圓形航線的半徑、盤旋方向、盤旋速度和盤旋高度通過手工方式輸入人機交互裝置。

3.根據權利要求1所述的一種圓形航線自動飛行系統，其特征在于所述指令輸入模塊為接收機，用于接收地面站發送的圓心位置、圓形航線的半徑、盤旋方向、盤旋速度和盤旋高度。

4.根據權利要求1所述的一種圓形航線自動飛行系統，其特征在于所述傳感器模塊包含用于采集飛行器的經緯度信息的位置傳感器、用于采集飛行器航跡角和航向角、飛行器姿態角的姿態傳感器、用于采集風向和風速的風傳感器、用于采集飛行器實時高度的高度傳感器和用于采集飛行器空速和地速的速度傳感器。

5.根據權利要求1所述的一種圓形航線自動飛行系統，其特征在于所述圓形航跡預測及引導模塊包含橫滾通道，速度通道和高度通道；

所述橫滾通道執行以下程序步驟：

步驟311)、根據指令輸入模塊提供的圓心的位置、半徑和傳感器模塊提供的飛行器位置，規劃圓形航線和進入路徑的起始點和終止點，根據指令輸入模塊提供的盤旋方向確定飛行器沿圓形航線的旋轉方向；

步驟312)、根據規劃完的圓形航線和進入路徑預測飛行器飛行的水平軌跡；

步驟313)、根據飛行器當前位置和水平軌跡預測飛行器在水平軌跡上的期望位置和期望航跡角；

步驟314)、根據期望位置和期望航跡角計算控制律公式中所需的偏航距、偏航角和標稱滾轉角；

步驟315)、依據控制律公式生成橫滾指令，然后輸入至飛行控制模塊中；

步驟316)、計算飛行器當前位置到進入路徑終止點的距離A，作為速度通道和高度通道的輸入變量；

所述速度通道執行以下程序步驟：

步驟321)、計算從現有空速開始，以一定的速度變化率，按照步驟312)預測的水平軌跡達到指令輸入模塊提供的速度所需的飛行距離B；

步驟322)、將步驟316)輸出的距離A與飛行距離B進行比較，若距離A大于飛行距離B，則將當前的空速作為所需空速輸出到步驟324)中；

步驟323)、如果距離A小于飛行距離B，則根據速度變化率及實時距離A產生所需空速輸出到步驟324)中；

步驟324)、根據所需空速與傳感器模塊提供的空速計算速度誤差，產生速度指令輸出給飛行控制模塊；

所述高度通道執行以下程序步驟

步驟331)、計算從現有高度開始，以一定的高度變化率，按照步驟312)預測的水平軌跡達到指令輸入模塊提供的高速所需的飛行距離C；

步驟332)、將步驟316)輸出的距離A與飛行距離C進行比較，若距離A大于飛行距離C，則將當前的高度作為所需高度輸出到步驟334)，

步驟333)、若距離A小于飛行距離C，則根據高度變化率及實時距離產生所需高度輸出到步驟334)；

步驟334)、根據所需高度和傳感器模塊提供的高度計算高度誤差，產生高度指令輸出給飛行控制模塊。

6.根據權利要求1所述的一種圓形航線自動飛行系統，其特征在于所述飛行控制模塊包含控制飛行器姿態的第一控制裝置和控制速度的第二控制裝置，第一控制裝置接收橫滾指令、高度指令，控制飛行器達到預定的橫滾姿態、高度；第二控制裝置接收速度指令，控制飛行器達到預定的速度。