CN109116866A - 一种无人机双向自主驶入控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行控制技术领域，公开了一种无人机双向自主驶入控制方法。具体包括以下过程：设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式，所述滑行线驶入方式表示无人机由跑道之外的任一滑行道驶入至目标点，所述停机坪驶入表示无人机由垂直于滑行道的停机坪驶入至目标点；针对行驶距离和行驶角度，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式的驶入要求；选择驶入方式，确定目标点的起飞方向；预处理解算当前位置的航段号和目标航点号，判断所有驶入方式满足驶入要求后，响应驶入请求；根据当前位置的航段号和目标航点号，实时计算待飞距和侧偏距，给出滑行速度指令。本发明的技术方案既减少了跑道占用时间，又降低了机务人员的牵引负担，是十分有意义的。
Description
技术领域
本发明涉及飞行控制技术领域，是一种无人机双向自主驶入控制方法。
背景技术
无人机起飞前检查科目较多，且大多螺旋桨发动机需要在发动机启动后暖车，占用跑道时间过长，不利于有人机/无人机协同工作，也增加了机务人员的操作负担。因此需要一种全新的操作模式，让无人机在停机坪或机库附近完成起飞前检查科目，并自主驶入至起飞点随后直接起飞，既减少了跑道占用时间，又降低了机务人员的牵引负担，是十分有意义的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种无人机双向自主驶入控制方法。
本发明采用的技术方案如下：一种无人机双向自主驶入控制方法，具体包括以下过程：步骤1，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式，所述滑行线驶入方式表示无人机由跑道之外的任一滑行道驶入至目标点，所述停机坪驶入表示无人机由垂直于滑行道的停机坪驶入至目标点；步骤2，针对行驶距离和行驶角度，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式的驶入要求；步骤3，选择驶入方式，确定目标点的起飞方向；步骤4，预处理解算当前位置的航段号和目标航点号，判断所有驶入方式满足驶入要求后，响应驶入请求；步骤5，根据当前位置的航段号和目标航点号，实时计算待飞距和侧偏距，给出滑行速度指令。
进一步的，所述步骤2中，驶入要求具体为：（a）若为滑行线驶入，无人机与跑道交叉角需在-10°~10°范围内；若为停机坪驶入，无人机与跑道垂直线夹角需在-10°~10°范围；（b）滑行线为矩形，具有4个转角处航点，包括转角处航点0、转角处航点1、转角处航点2、转角处航点N，转角处航点0与转角处航点N之间的滑行线上设置原向起飞点和反向起飞点，所述原向起飞点距离较近的转角处航点0之间的距离大于50m，反向起飞点距离较近的转角处航点N之间的距离大于50m，无人机与转角处航点1点距离大于50m。
进一步的，所述步骤3的具体过程为：步骤31，根据起飞时地面风速和风向，选择无人机的起飞点；步骤32，根据起飞点与无人机的位置关系，选择滑行线驶入或者停机坪驶入；步骤33，当选择滑行线驶入方式时，系统默认选择无人机头指向作为要驶入的方向，将对应的起飞点作为驶入最终目标点；当选择停机坪驶入方式时，系统默认选择距离较近的起飞点作为驶入最终目标点，若驶入最终目标点为原向起飞点，则驶入方向为原向驶入，若驶入最终目标点为方向起飞点，则驶入方向为反向驶入。
进一步的，所述步骤5中，滑行速度指令具体分配原则为：（1）距目标航点的距离大于300m且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°时，速度指令为50km/h，滑行速度范围5 km/h~80km/h；（2）距目标航点的距离在50m到300m之间时，且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°，速度指令在12 km/h～50km/h的范围内，根据距目标航点的距离线性插值；（3）距任一驶出停止点或目标航点的距离小于50m 时，或滑行目标点为原向起飞点，速度指令为12km/h，最小滑行速度为5km/h。
进一步的，所述步骤5中还包括以下过程：滑行过程中，当无人机航向与航向指令相差超过25°，并且地速小于15km/h，则直接控制前轮偏转至最大值，直至航向相差小于25°，接入轨迹控制；
进一步的，所述步骤5中还包括以下过程：根据无人机入弯时的滑行速度、无人机所需转弯的角度，滑行过程所需的提前转弯距离在12m~22m之间调整。
进一步的，当无人机当前位置距目标航点的待滑行距离小于滑行过程中所需的提前转弯距离，则执行航段切换，航点号根据滑行方向自动增加或者减小。
进一步的，所述步骤5中还包括以下过程：根据速度控制策略，无人机滑行至原向起飞点前3～4m处，将刹车并收风门至停车位，自动驶入过程结束。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的技术方案让无人机驶入过程中在停机坪或机库附近完成起飞前检查科目，并自主驶入至起飞点随后直接起飞，既减少了跑道占用时间，又降低了机务人员的牵引负担，是十分有意义的。
双向自主驶入可灵活选择起飞方向，并根据距离实时调整驶入速度，既满足了飞机机动的快速性，又大大降低了机务人员的工作负荷，具有较强的工程应用价值。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1本发明滑行线驶入的示意图。
图2本发明停机坪驶入的示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
名词解释：
原向起飞点：原向起飞航路的起始点，原向可根据跑道方向自行定义。
反向起飞点：反向起飞航路的起始点，反向为原向的反方向。
原向驶入：驶入目标点为原向起飞点，则驶入方向为原向驶入。
反向驶入：驶入目标点为反向起飞点，则驶入方向为反向驶入。
双向自主驶入：可根据起飞方向灵活地选择驶入方向为原向驶入或反向驶入。
交叉角：无人机航向与跑道方向的夹角。
一种无人机双向自主驶入控制方法，具体包括以下过程：步骤1，如图1和2所示，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式，所述滑行线驶入方式表示无人机由跑道之外的任一滑行道驶入至目标点，所述停机坪驶入表示无人机由垂直于滑行道的停机坪驶入至目标点；本实施例的滑行线是一个矩形状；步骤2，针对行驶距离和行驶角度，行驶角度是指无人机行驶方向和滑行线的夹角，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式的驶入要求；步骤3，选择驶入方式，确定目标点的起飞方向；步骤4，预处理解算当前位置的航段号和目标航点号，判断所有驶入方式满足驶入要求后，响应驶入请求；步骤5，根据当前位置的航段号和目标航点号，实时计算待飞距和侧偏距，给出滑行速度指令。通过本发明的技术方案，无人机驶入目标点之前，滑行过程中就可以进行起飞前检查科目，驶入至起飞点随后直接起飞，减少了跑道占用时间。
优选地，所述步骤2中，驶入要求具体为：（a）若为滑行线驶入，无人机与滑行跑道交叉角需在-10°~10°范围内；若为停机坪驶入，无人机与滑行跑道垂直线夹角需在-10°~10°范围；（b）滑行线为矩形，具有4个转角处航点，包括转角处航点0、转角处航点1、转角处航点2、转角处航点N，转角处航点0与转角处航点N之间的滑行线上设置原向起飞点和反向起飞点，所述原向起飞点距离较近的转角处航点0之间的距离大于50m，反向起飞点距离较近的转角处航点N之间的距离大于50m，无人机与转角处航点1点距离大于50m。只有满足所有的驶入要求后，系统才响应地面飞行员的驶入请求。
优选地，所述步骤3的具体过程为：步骤31，根据起飞时地面风速和风向，选择无人机的起飞点；步骤32，根据起飞点与无人机的位置关系，选择滑行线驶入或者停机坪驶入；步骤33，当选择滑行线驶入方式时，系统默认选择无人机头指向作为要驶入的方向，将对应的起飞点作为驶入最终目标点；当选择停机坪驶入方式时，系统默认选择距离较近的起飞点作为驶入最终目标点，并自动判断驶入方向，若驶入最终目标点为原向起飞点，则驶入方向为原向驶入，若驶入最终目标点为方向起飞点，则驶入方向为反向驶入。
优选地，所述步骤5中，滑行速度指令具体分配原则为：（1）距目标航点的距离大于300m且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°时，速度指令为50km/h，滑行速度范围5 km/h~80km/h；（2）距目标航点的距离在50m到300m之间时，且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°，速度指令在12 km/h～50km/h的范围内，根据距目标航点的距离线性插值；（3）距任一驶出停止点或目标航点的距离小于50m 时，或滑行目标点为原向起飞点，速度指令为12km/h，最小滑行速度为5km/h。
优选地，所述步骤5中还包括以下过程：滑行过程中，当无人机航向与航向指令相差超过25°，并且地速小于15km/h，则直接控制前轮偏转至最大值，直至航向相差小于25°，接入轨迹控制；
优选地，所述步骤5中还包括以下过程：根据无人机入弯时的滑行速度、无人机所需转弯的角度，滑行过程所需的提前转弯距离在12m~22m之间调整。
优选地，当无人机当前位置距目标航点的待滑行距离小于滑行过程中所需的提前转弯距离，则执行航段切换，航点号根据滑行方向自动增加或者减小。
优选地，所述步骤5中还包括以下过程：根据速度控制策略，无人机滑行至原向起飞点前3～4m处，将刹车并收风门至停车位，自动驶入过程结束。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.一种无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，具体包括以下过程：步骤1，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式，所述滑行线驶入方式表示无人机由跑道之外的任一滑行道驶入至目标点，所述停机坪驶入表示无人机由垂直于滑行道的停机坪驶入至目标点；步骤2，针对行驶距离和行驶角度，设置滑行线驶入方式和停机坪驶入方式的驶入要求；步骤3，选择驶入方式，确定目标点的起飞方向；步骤4，预处理解算当前位置的航段号和目标航点号，判断所有驶入方式满足驶入要求后，响应驶入请求；步骤5，根据当前位置的航段号和目标航点号，实时计算待飞距和侧偏距，给出滑行速度指令。
2.如权利要求1所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤2中，驶入要求具体为：（a）若为滑行线驶入，无人机与跑道交叉角需在-10°~10°范围内；若为停机坪驶入，无人机与跑道垂直线夹角需在-10°~10°范围；（b）滑行线为矩形，具有4个转角处航点，包括转角处航点0、转角处航点1、转角处航点2、转角处航点N，转角处航点0与转角处航点N之间的滑行线上设置原向起飞点和反向起飞点，所述原向起飞点距离较近的转角处航点0之间的距离大于50m，反向起飞点距离较近的转角处航点N之间的距离大于50m，无人机与转角处航点1点距离大于50m。
3.如权利要求2所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：步骤31，根据起飞时地面风速和风向，选择无人机的起飞点；步骤32，根据起飞点与无人机的位置关系，选择滑行线驶入或者停机坪驶入；步骤33，当选择滑行线驶入方式时，系统默认选择无人机头指向作为要驶入的方向，将对应的起飞点作为驶入最终目标点；当选择停机坪驶入方式时，系统默认选择距离较近的起飞点作为驶入最终目标点，若驶入最终目标点为原向起飞点，则驶入方向为原向驶入，若驶入最终目标点为方向起飞点，则驶入方向为反向驶入。
4.如权利要求3所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤5中，滑行速度指令具体分配原则为：（1）距目标航点的距离大于300m且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°时，速度指令为50km/h，滑行速度范围5 km/h~80km/h；（2）距目标航点的距离在50m到300m之间时，且无人机侧偏小于5m，偏航角小于3°，速度指令在12 km/h～50km/h的范围内，根据距目标航点的距离线性插值；（3）距任一驶出停止点或目标航点的距离小于50m 时，或滑行目标点为原向起飞点，速度指令为12km/h，最小滑行速度为5km/h。
5.如权利要求4所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤5中还包括以下过程：滑行过程中，当无人机航向与航向指令相差超过25°，并且地速小于15km/h，则直接控制前轮偏转至最大值，直至航向相差小于25°，接入轨迹控制。
6.如权利要求5所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤5中还包括以下过程：根据无人机入弯时的滑行速度、无人机所需转弯的角度，滑行过程所需的提前转弯距离在12m~22m之间调整。
7.如权利要求6所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，当无人机当前位置距目标航点的待滑行距离小于滑行过程中所需的提前转弯距离，则执行航段切换，航点号根据滑行方向自动增加或者减小。
8.如权利要求7所述的无人机双向自主驶入控制方法，其特征在于，所述步骤5中还包括以下过程：根据速度控制策略，无人机滑行至原向起飞点前3～4m处，将刹车并收风门至停车位，自动驶入过程结束。
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