[發(fā)明專利]一種控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910203640.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109839113A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敬文義;王鵬;張生德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都中科遙數(shù)智創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/16;G01S19/49;G05D1/10
• 代理公司: 北京國(guó)謙專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11752
• 代理人: 肖應(yīng)國(guó)

本發(fā)明提供一種控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法，包括標(biāo)定HOME位置的坐標(biāo)P0；利用慣導(dǎo)估算其決定返航的位置坐標(biāo)P1、返航速度V以及無(wú)人機(jī)此刻的航向信息H0；根據(jù)HOME位置的坐標(biāo)P0、決定返航的位置坐標(biāo)P1、返航速度V和預(yù)設(shè)的無(wú)人機(jī)盤旋半徑R，獲取無(wú)人機(jī)實(shí)際返航的位置坐標(biāo)P2及無(wú)人機(jī)橫滾的姿態(tài)角以及坐標(biāo)P1和P0之間的連線與坐標(biāo)P2和P0之間的連線的夾角β；根據(jù)航向信息H0與夾角β，獲取無(wú)人機(jī)實(shí)際返航時(shí)的航向信息H1；根據(jù)P2和P0之間的距離以及飛機(jī)返航的速度V，獲取無(wú)人機(jī)的返航時(shí)間T；命令無(wú)人機(jī)盤旋至P2位置時(shí)，沿航向H1以橫滾姿態(tài)角的方式飛行時(shí)間T后，即返航到HOME位置。本發(fā)明的方法能夠精確地控制無(wú)人機(jī)返航到HOME位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法及裝置。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。機(jī)上安裝有自動(dòng)駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。地面人員通過(guò)GPS等設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測(cè)和數(shù)字傳輸。無(wú)人機(jī)廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等領(lǐng)域。

固定翼無(wú)人機(jī)是無(wú)人機(jī)產(chǎn)品中一個(gè)重要類別，固定翼無(wú)人機(jī)超視距丟GPS如何處理，是現(xiàn)在無(wú)人機(jī)行業(yè)的一個(gè)難題。現(xiàn)階段的解決方案有以下幾種：一、無(wú)人機(jī)就地繞圈，這種適合短時(shí)間的丟星策略；二、就地迫降，這種在不知道地面是什么情況就迫降的方式，是一個(gè)比較危險(xiǎn)的策略；三、通過(guò)慣導(dǎo)估算位置返航，這種由于慣導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)間估算的位置偏差很大，基本上是不能回到HOME點(diǎn)。

因此，提供一種改進(jìn)的控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確地控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是提供一種控制無(wú)人機(jī)超視距丟GPS后返航到HOME位置的方法，包括以下步驟：步驟一：標(biāo)定HOME位置的坐標(biāo)P0；步驟二：在無(wú)人機(jī)丟GPS后的預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，利用慣導(dǎo)估算其決定返航的位置坐標(biāo)P1、返航速度V以及無(wú)人機(jī)此刻的航向信息H0；步驟三：根據(jù)HOME位置的坐標(biāo)P0、決定返航的位置坐標(biāo)P1、返航速度V和預(yù)設(shè)的無(wú)人機(jī)盤旋半徑R，獲取無(wú)人機(jī)實(shí)際返航的位置坐標(biāo)P2及無(wú)人機(jī)橫滾的姿態(tài)角以及坐標(biāo)P1和P0之間的連線與坐標(biāo)P2和P0之間的連線的夾角β；步驟四：根據(jù)決定返航時(shí)的航向信息H0與夾角β，獲取無(wú)人機(jī)實(shí)際返航時(shí)的航向信息H1；步驟五：根據(jù)P2和P0之間的距離以及飛機(jī)返航的速度V，獲取無(wú)人機(jī)的返航時(shí)間T；步驟六：命令無(wú)人機(jī)盤旋至P2位置時(shí)，沿航向H1以橫滾姿態(tài)角的方式飛行時(shí)間T后，即返航到HOME位置。

進(jìn)一步的，在步驟二中，無(wú)人機(jī)丟GPS后的預(yù)設(shè)時(shí)間為5秒-10秒。

進(jìn)一步的，步驟四中，H1與H0之間的關(guān)系式為：當(dāng)飛機(jī)被預(yù)設(shè)為逆時(shí)針盤旋時(shí)，H1＝H0+β；當(dāng)飛機(jī)被預(yù)設(shè)為順時(shí)針盤旋時(shí)，H1＝H0-β。

進(jìn)一步的，步驟五中，根據(jù)P2和P0之間的距離以及飛機(jī)返航的速度V，獲取無(wú)人機(jī)的返航時(shí)間T的具體步驟為：

考慮到無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行的航向不可能一直保持H1航向，預(yù)設(shè)一時(shí)間補(bǔ)償系數(shù)ζ，ζ的取值范圍為1-1.5；

通過(guò)以下公式計(jì)算獲取無(wú)人機(jī)的返航時(shí)間T：

進(jìn)一步的，步驟六中，考慮到無(wú)人機(jī)實(shí)際飛行的航向不可能一直保持H1航向，橫滾姿態(tài)角需要考慮航向偏差，具體計(jì)算公式如下：

將飛機(jī)當(dāng)前航向記為Hn，

獲取航向偏差ΔH_n，計(jì)算公式為：ΔH_n＝Hn-H1，

獲取無(wú)人機(jī)的徑向加速度a_r，計(jì)算公式為：