[發(fā)明專利]一種反蜂群無人機的飛行器控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111538255B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 王玉杰;高顯忠;侯中喜;賈高偉;郭正
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G05D1/10;G05D1/08;G05D1/04
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種反蜂群無人機的飛行器控制方法及系統(tǒng)，包括創(chuàng)建無人機組件和環(huán)境組件的模型，所述無人機組件用于模擬反蜂群無人機的性能參數(shù)，所述環(huán)境組件用于模擬仿真環(huán)境參數(shù)；根據(jù)所述無人機組件模型、所述環(huán)境組件模型以及無人機控制器中預先設置的配置信息，生成仿真模型；設置無人機飛行的飛行航線，將所述飛行航線輸入到所述仿真模型中；實時采集所述仿真模型輸出的仿真飛行參數(shù)，當所述仿真飛行參數(shù)達到設置的閾值時，向無人機組件發(fā)送飛行模式的切換指令。通過垂向飛行模式實現(xiàn)無人機的垂直起降功能，通過水平飛行模式實現(xiàn)無人機的長航時和快速巡航功能，實現(xiàn)多功能一體集成，從而滿足在復雜環(huán)境下執(zhí)行特殊任務的要求。

技術領域

本申請涉及無人機飛行控制技術領域，特別是涉及一種反蜂群無人機的飛行器控制方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著航天技術的不斷發(fā)展，無人機已在通信、導航定位、資源勘探、險情檢測、科學研究、軍事等諸多領域得到了越來越廣泛的應用。飛行控制系統(tǒng)是無人機的重要組成部分。

傳統(tǒng)的無人機主要分為固定翼無人機和多旋翼無人機兩大類，固定翼無人機能夠實現(xiàn)長航時和快速巡航，但是難以兼具垂直起降功能；多旋翼無人機能夠實現(xiàn)垂直起降功能，但是難以兼具長航時和快速巡航的特點。

在這種情況下使得這兩類無人機無法在一些復雜的環(huán)境中執(zhí)行一些特殊的任務，因此，有必要針對無人機設計一種新型的飛行控制系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種反蜂群無人機的飛行器控制方法及系統(tǒng)，確保使用了所述控制系統(tǒng)和方法的反蜂群無人機能夠實現(xiàn)集長航時、快速巡航以及垂直起降等多功能于一體。

一種反蜂群無人機的飛行器控制方法，所述方法包括：

創(chuàng)建無人機組件和環(huán)境組件的模型，所述無人機組件用于模擬反蜂群無人機的性能參數(shù)，所述環(huán)境組件用于模擬仿真環(huán)境參數(shù)；

根據(jù)所述無人機組件模型、所述環(huán)境組件模型以及無人機控制器中預設配置信息，生成仿真模型；

設置無人機飛行的飛行航線，將所述飛行航線輸入到所述仿真模型中；

實時采集所述仿真模型輸出的仿真飛行參數(shù)，當所述仿真飛行參數(shù)達到設定的閾值時，向無人機組件發(fā)送飛行模式的切換指令；所述飛行模式包括：垂向飛行模式、水平飛行模式以及過渡飛行模式。

在其中一個實施例中，所述預設配置信息至少包括航線、航路點、位置、速度、加速度、距離、俯仰角、偏航角、航跡角、側滑角、攻角、力、控制力矩以及轉動慣量；其中，

所述力至少包括無人機四個螺旋槳產生的總拉力、任一螺旋槳的拉力、空氣壓力、升力、阻力；

所述控制力矩至少包括滾轉控制力矩、俯仰控制力矩、偏航控制力矩；

所述閾值至少包括距離閾值、航跡角閾值和偏航角閾值。

在其中一個實施例中，當所述無人機組件從垂向飛行模式切換為水平飛行模式時仿真飛行參數(shù)同時滿足：到下一預設航路點的距離大于設定的距離閾值、到下一預設航路點的期望航跡角小于設定的航跡角閾值以及到下一預設航路點的期望偏航角閾值小于設定的偏航角閾值。

在其中一個實施例中，當所述無人機組件從水平飛行模式切換為垂向飛行模式時仿真飛行參數(shù)滿足：到下一預設航路點的距離小于設定的距離閾值或到下一預設航路點的期望航跡角大于設定的航跡角閾值。

在其中一個實施例中，所述無人機采用垂直起降控制模式進行垂向飛行控制，所述無人機采用快速平飛控制模式進行水平飛行控制，所述無人機采用混合控制模式實現(xiàn)過渡飛行控制。