[發明專利]多旋翼飛行器多模制導方法及系統

在審

• 申請號: 202010872659.1
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112180971A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 莫靂;李希明;范世鵬;鄭多;肖振宇;何紹溟;宋韜;張福彪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 11426
• 代理人: 范國鋒;劉冬梅

本發明公開了一種多旋翼飛行器多模制導方法及系統，該方法中，在飛行器飛行的中制導段和末制導段分別采用不同的制導律進行制導控制，從而充分利用不同制導律的優勢，能夠針對不同的應用需求提供對應的制導律的組合方案，從而極大地提高了飛行器對于環境的適應性，能夠執行要求更高的任務。

技術領域

本發明涉及多旋翼飛行器的制導方法，具體涉及一種多旋翼飛行器多模制導方法及系統。

背景技術

目前，多旋翼飛行器主要是通過差分GPS、激光測距儀，獲得自身與目標之間的位置及相對位置信息，通過L1制導律算法實現制導。這種制導律算法的內容是根據速度方向與到參考點連線方向之間的夾角計算橫向機動的需要過載，進而實現制導任務。

除了通過差分GPS、激光測距儀獲得信息外，多旋翼飛行器還可以通過視覺系統、SLAM技術等方式獲得自身與目標之間的相對位置信息，這其中有時也需要氣壓計、高度計等輔助裝置。而制導律算法除了L1算法外，還有比例導引法、最優制導律、微分對策制導律及模糊自適應滑模制導律等諸多制導律算法，這些制導律都有其各自的優缺點。

隨著多旋翼飛行器執行任務時環境條件逐漸變得惡劣和復雜，僅通過單一傳測距儀會獲得較差的相對位置信息，從而引起制導律對飛行器的控制量會產生較差的控制值。雖然人們還一直在不遺余力地提升硬件性能，但仍難有較大的突破，無法改善硬件本身的缺陷。如雷達系統易受電子干擾和電子欺騙，紅外系統無法在惡劣環境下工作等等。

同時，當被追蹤目標機動能力較強時，古典的制導技術對飛行器的追蹤性能，提出了嚴峻的挑戰。而現代制導律卻有著各自的優勢，如最優制導律以制導時間短見長，而模糊自適應滑模制導律能夠表現出較強的魯棒性。這些現代的制導律都能夠在某方面提高飛行器對目標的追蹤能力，而能夠將不同制導律對飛行器控制的特色融合到一起，使飛行器既能快速追蹤目標，又能不受來自內外變動的干擾，是當前使用單一制導律無法實現的。

然而如何充分利用這些制導律的優點來提高飛行器的制導控制水平是目前鮮有報道的。

由于上述原因，本發明人對現有的多旋翼飛行器的制導控制方法做了深入研究，以期待設計出一種能夠解決上述問題的多旋翼飛行器多模制導方法及系統。

發明內容

為了克服上述問題，本發明人進行了銳意研究，設計出多旋翼飛行器多模制導方法及系統，該方法中，在飛行器飛行的中制導段和末制導段分別采用不同的制導律進行制導控制，從而充分利用不同制導律的優勢，能夠針對不同的應用需求提供對應的制導律的組合方案，從而極大地提高了飛行器對于環境的適應性，能夠執行要求更高的任務，從而完成本發明。

具體來說，本發明的目的在于提供一種多旋翼飛行器多模制導方法，該方法中，在飛行器飛行的中制導段和末制導段采用不同的制導律進行制導控制，在中制導段和末制導段之間設置過渡段。

其中，在過渡段通過下式獲得需用過載：

a_需＝a_j(t_b)+(T+t₀-t)[a_i(t₀)-a_j(t_b)]/T

其中，a_需表示飛行器在過渡段時的需用過載；

a_i(t₀)表示在中制導段中的需用過載；

a_j(t_b)表示在末制導段中的需用過載；

t₀為過渡段開始時刻，T為過渡段時間；t表示從飛行器起飛時起算的實際時間。

其中，所述過渡段時間T為5～20s。

其中，在滿足下式時，飛行器進入到過渡段，