[發(fā)明專利]一種用于目標(biāo)持續(xù)觀測的無人機(jī)控制方法

有效

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• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111650956B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯冀川;李紅春;尹志德
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機(jī)電工程研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種用于目標(biāo)持續(xù)觀測的無人機(jī)控制方法，包括獲取無人機(jī)、被動探測設(shè)備、目標(biāo)指示信息，計(jì)算無人機(jī)位置；計(jì)算無人機(jī)與目標(biāo)連線；計(jì)算無人機(jī)與目標(biāo)連線和目標(biāo)散布區(qū)域邊緣交點(diǎn)，以無人機(jī)視線方向的交點(diǎn)作為牽引點(diǎn)；根據(jù)被動探測設(shè)備在無人機(jī)上的安放位置，確定繞飛半徑并生成無人機(jī)控制指令。該方法簡單可行，算法運(yùn)算量小，生成“繞飛中心+繞飛半徑”的無人機(jī)控制指令，滿足現(xiàn)有市場上絕大部分無人機(jī)公司的輸入形式，無需無人機(jī)公司對飛控程序進(jìn)行大幅度更改，滿足被動導(dǎo)引的驗(yàn)證要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于目標(biāo)持續(xù)觀測的無人機(jī)控制方法。

背景技術(shù)

在被動導(dǎo)引技術(shù)的研究中，通常采用直升機(jī)帶飛和半實(shí)物仿真的方法實(shí)現(xiàn)對被動導(dǎo)引流程的驗(yàn)證。而隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及設(shè)備小型化能力的提升，可以采用無人機(jī)帶飛試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)對被動探測設(shè)備以及制導(dǎo)律的驗(yàn)證，這種試驗(yàn)技術(shù)在復(fù)雜制導(dǎo)流程的檢驗(yàn)中更具優(yōu)勢，在協(xié)同制導(dǎo)算法的驗(yàn)證中顯得尤為重要。

在無人機(jī)帶飛試驗(yàn)過程中，通常采用與無人機(jī)公司合作的模式開展試驗(yàn)。試驗(yàn)前需要將被動探測設(shè)備安裝在無人機(jī)上，并在地面布設(shè)信號源。試驗(yàn)中，無人機(jī)接收我方指令按給定航路實(shí)現(xiàn)飛行，在飛行過程中探測設(shè)備會探測到地面目標(biāo)，將目標(biāo)信息發(fā)送給制導(dǎo)控制系統(tǒng)，制導(dǎo)控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)信息生成新的飛行航路，并發(fā)送給無人機(jī)，實(shí)現(xiàn)流程閉環(huán)。

由于需要與無人機(jī)公司進(jìn)行合作，因此需要采用合適的方式實(shí)現(xiàn)指令傳遞。現(xiàn)在市場上的多數(shù)無人機(jī)公司都可接收“航路點(diǎn)與繞飛半徑結(jié)合”的航跡輸入形式，相當(dāng)于給出一個以航路點(diǎn)為圓心，以繞飛半徑為半徑的圓形航跡。當(dāng)無人機(jī)收到指令后，朝向/背離圓心飛行，當(dāng)無人機(jī)到達(dá)圓形航跡后，沿著圓形航跡繞飛。而帶飛試驗(yàn)中需要制導(dǎo)控制系統(tǒng)對無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時的航跡調(diào)整，而不是事前規(guī)劃好航跡，但由于無人機(jī)系統(tǒng)輸入形式的局限性(只接受“航路點(diǎn)+半徑”的指令)，無人機(jī)無法直接接受舵控信號或者過載指令，提高了無人機(jī)對被動導(dǎo)引過程模擬的難度，特別是對于側(cè)面布局的被動探測設(shè)備。

現(xiàn)有無人機(jī)帶飛試驗(yàn)控制方法主要采用制導(dǎo)控制法：開放飛控權(quán)限，使得無人機(jī)可以接受舵控或者過載指令，這種方式對制導(dǎo)過程的還原度最高。但需要無人機(jī)公司開放控制權(quán)限，對現(xiàn)有飛控程序進(jìn)行大幅度更改；由于延時考慮只能采取機(jī)上控制方式，無法采用地面控制；學(xué)科耦合較大，無人機(jī)公司難以對指令進(jìn)行檢驗(yàn)，容易發(fā)生墜機(jī)事故；無人機(jī)故障后，難以對事故責(zé)任進(jìn)行劃分。

綜上所述，在針對被動探測的帶飛試驗(yàn)中，當(dāng)探測設(shè)備發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，需要調(diào)整無人機(jī)的姿態(tài)將探測設(shè)備對準(zhǔn)目標(biāo)以便進(jìn)行持續(xù)觀測，但由于無人機(jī)指令輸入形式固定(均為航路點(diǎn)形式)，因此難以直接對無人機(jī)姿態(tài)進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在無人機(jī)受限于指令輸入形式，難以便捷的調(diào)整姿態(tài)實(shí)現(xiàn)機(jī)載探測設(shè)備對目標(biāo)的持續(xù)觀測的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于航路點(diǎn)指令的無人機(jī)控制方法，以便實(shí)現(xiàn)機(jī)載探測設(shè)備對目標(biāo)的持續(xù)性觀測。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下：

一種用于目標(biāo)持續(xù)觀測的無人機(jī)控制方法，包括如下步驟：

S1、獲取無人機(jī)信息、被動探測設(shè)備信息、目標(biāo)指示信息，并計(jì)算無人機(jī)位置；

S2、確定無人機(jī)與目標(biāo)的連線；

S3、計(jì)算無人機(jī)與目標(biāo)連線和目標(biāo)散布區(qū)域邊緣交點(diǎn)，以無人機(jī)視線方向的交點(diǎn)作為牽引點(diǎn)；

S4、確定繞飛半徑并生成無人機(jī)控制指令：若被動探測設(shè)備安放于無人機(jī)前側(cè)，則繞飛半徑為無人機(jī)繞飛半徑的最小值；若被動探測設(shè)備安放于無人機(jī)側(cè)向，則繞飛半徑為無人機(jī)到牽引點(diǎn)的距離；且目標(biāo)在航向左側(cè)則逆時針繞飛，反之順時針繞飛。

進(jìn)一步的，所述步驟S1獲取的信息包括：無人機(jī)航向角、經(jīng)緯度，目標(biāo)航向框架角，探測設(shè)備在無人機(jī)上的安裝位置，目標(biāo)散布區(qū)域中心的經(jīng)緯度，目標(biāo)散布區(qū)域半徑。