[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

本發明公開了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，圓形航跡預測及引導模塊用于結合指令輸入模塊輸出的圓心的位置、半徑、盤旋方向、速度和高度和傳感器模塊的輸出的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、飛行器空速和地速進行圓形航線以及進入圓形航線的進入路徑的規劃，再預測平滑的飛行軌跡，最后計算進入盤旋和盤旋轉彎過程中的橫滾指令，高度誤差指令和速度誤差指令，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。該發明可安裝于所有類型的有人和無人飛行器，用于執行監視、搜索、偵查和救援任務。

技術領域

本發明涉及一種飛行器的飛行控制及引導系統，特別涉及一種用于實現和保持圍繞選定的固定或移動點的圓形飛行路徑的自動飛行系統，屬于飛行器引導及控制技術領域。

背景技術

預警機或搜救類飛行器在執行搜救、偵查等特殊任務時，通常期望圍繞特定的區域(例如事故現場或正在搜索的區域)以圓形軌跡(地面投影)做空中盤旋飛行。這種飛行的其中一個好處是飛行器與該地區(或位置)保持一段距離，從而飛行器可以對目標區域提供持續的監視。

傳統的飛行圓形航跡的方式是當飛行器在手動控制下飛行時，無論是飛行器上的飛行機組人員還是遠程操作飛行器的機組人員，可以通過觀察指定區域或特定點來保持圍繞該區域或特定點的所需圓形路徑，并根據觀察情況控制飛行器的圓形路徑飛行。為了保持圓形路徑，飛行員必須保持與特定點的恒定徑向距離。當處于自動飛行狀態時，實現這一目標的一種傳統方法是飛行機組人員選擇某一固定的傾斜角。由自動駕駛儀保持飛行器固定的傾斜姿態飛行，由于受風的影響，這種固定傾斜角的方法，在飛行一段時間以后，會沿風的方向有一定的偏移，并不能一直保持一個固定的圓形航跡飛行，實際航跡如圖1所示。

處于自動飛行狀態時，實現這一目標的另一種傳統方式是圍繞目標區域或位置按照順序建立一系列的航路點形成逼近于圓形的多邊形，然后通過飛行到航路點，并以循環順序將飛行器轉向下一個航路點的方式引導飛行器飛行。該方法如圖2所示。圖中描繪了圍繞目標區域201的大致圓形路徑204，路徑204由多個航路點和連接相鄰航路點的飛行航段組成。如圖所示，路徑204包括標記為從A到H的八個航路點，根據需要路徑204可以包括更多或更少的航點。飛行器從一個航點自動飛行到相鄰的航點，并且路徑可以設置為向左方向旋轉或向右方向旋轉。以向右方向盤旋飛行為例，飛行器可以在路徑204的航路點A處開始，并且沿著航段202向航路點B飛行，在航路點B處，航空器經協調轉彎轉向航路點C，飛行器沿航段203飛行。飛行器繼續飛行到隨后的航路點沿著各個航段完成路徑204，通過從航路點H飛行到航路點A沿航段205完成路徑204.然后可以在路徑204上繼續飛行到航路點B，飛行器可以按照這個順序一直循環下去。

這種飛行方式可以修正一部分風的影響，但是由于飛行計劃是以多邊形代替圓形的方式定義的，受航線自動飛行時兩點之間距離的限制，航路點個數不能太多，所以飛出的路徑和圓形軌跡相差比較大。另外由于航路點坐標值需要機組人員計算，然后逐個輸入到相應的設備中，所以這種飛行方式需要耗費機組人員大量的時間和精力，極大的增加了飛行機組人員的工作負擔，并且降低了機組人員對目標區域的偵查能力。

綜上所述，目前這兩種常用的圓形軌跡的自動飛行方法，都不能簡單有效的實現圓形軌跡的自動飛行。

發明內容