CN111240360B - 用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，飞行装置以围绕目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式跟踪目标，该方法包括：通过第一指令导引飞行装置从第一位置向靠近目标的方向飞行，其中，第一位置到目标的距离大于等于第一阈值，监测飞行装置与目标之间的距离，响应于距离小于第一阈值，通过第二指令导引飞行装置以预设偏航角速率飞行，响应于距离小于等于第二阈值，监测第一方向和第二方向之间的第一角度，第一方向为飞行装置的水平速度方向，第二方向为无人机与目标的连线在圆形期望航迹上的交点的切线方向，响应于第一角度小于等于角度阈值或者距离小于等于第三阈值，通过第三指令导引飞行装置进入圆形期望航迹。

Description

用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质

技术领域

本发明属于无人机技术领域，涉及一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质。

背景技术

随着人工智能、自动控制、通信和计算机技术的快速发展，无人机被越来越多地应用于工农业生产、建筑、物流、和日常生活等诸多领域。

针对固定或移动目标的跟踪是无人机的重要作战任务之一。例如，可以通过由无人机与目标保持指定距离，并以一定速度和高度围绕目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式对目标进行跟踪。

然而，在实现本发明构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：无人机收敛到圆形期望航迹上的效率不高。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质。

技术方案

本发明公开的一个方面提供了一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述飞行装置以围绕所述目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式跟踪所述目标，所述方法包括：通过第一指令导引所述飞行装置从第一位置向靠近所述目标的方向飞行，其中，所述第一位置到所述目标的距离大于等于第一阈值；监测所述飞行装置与所述目标之间的距离；响应于所述距离小于所述第一阈值，通过第二指令导引所述飞行装置以预设偏航角速率飞行；响应于所述距离小于等于第二阈值，监测第一方向和第二方向之间的第一角度，所述第一方向为所述飞行装置的水平速度方向，所述第二方向为所述无人机与所述目标的连线在所述圆形期望航迹上的交点的切线方向，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；以及响应于所述第一角度小于等于角度阈值或者所述距离小于等于第三阈值，通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值。

可选地，所述通过第一指令导引所述飞行装置从第一位置向靠近所述目标的方向飞行，包括：在所述目标为做直线运动的目标情况下，通过第一指令导引所述飞行装置在所述直线运动的轨迹所在的延长线上向靠近所述目标的方向飞行。

可选地，在所述目标为静止的目标的情况下，所述第一阈值表示为：

其中，d₁为所述第一阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

可选地，在所述目标为做直线运动的目标的情况下，所述第一阈值表示为：

d₁′＝d₁-V_t×t₁

其中，d₁′为所述第一阈值，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，V_t为所述目标当前时刻的运动速度，R为所述圆形期望航迹的半径、L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度、R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

可选地，所述预设偏航角速率与所述预设转弯半径相关。

可选地，所述第二阈值表示为：

r₂＝R+L₁

其中，所述r₂为所述第二阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度。

可选地，所述第三阈值表示为：

r₁＝R+k_l×L₁

其中，所述r₁为所述第三阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

可选地，所述角度阈值为接近于零的小角度值。

可选地，所述通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，包括：在所述目标为静止的目标的情况下，通过第一导引律指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第一导引律指令表示为：

其中，

为所述第一导引律指令，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为所述圆形期望航迹的半径，d为所述飞行装置到所述圆形期望航迹的侧向偏差。

可选地，所述通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，包括：在所述目标为做直线运动的目标的情况下，通过第二导引律指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第二导引律指令表示为：

其中，

为所述第二导引律指令，ψ为所述飞行装置的速度矢量的方向角，ψ_t为所述目标的速度矢量的方向角，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，V_r为所述飞行装置相对于所述目标的相对速度，

为所述目标的加速度，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为所述圆形期望航迹的半径，d为所述飞行装置到所述圆形期望航迹的侧向偏差。

本发明公开的另一方面提供了一种计算机系统，包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的方法。

本发明公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

本发明公开的另一方面提供了一种计算机程序，所述计算机程序包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现如上所述的方法。

有益效果

本发明提出的一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法、计算机系统和介质，本方法通过限制无人机进入圆形期望航迹的初始条件，满足了线性化的参考点法跟踪圆形期望航迹时参考视线矢量和无人机当前位置与目标点连线在圆形期望航迹上交点与参考点连线夹角η₁以及无人机相对目标速度方向与无人机当前位置与目标点连线在圆形期望航迹上交点切线方向的夹角η₂的小角度假设，从而避免了无人机收敛到圆形期望航迹会存在效率不高情形的问题。

附图说明

图1示意性示出了根据本公开实施例的用于导引飞行装置跟踪目标的方法的应用场景；

图2示意性示出了根据本公开实施例的用于导引飞行装置跟踪目标的方法的流程图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的静止目标与飞行装置之间的参数示意图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的做直线运动的目标与飞行装置之间的参数示意图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的跟踪静止目标的仿真结果示意图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的跟踪做直线运动的目标的仿真结果示意图；

图7示意性示出了根据本公开实施例的计算机系统的框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。

本公开的实施例提供了一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，飞行装置以围绕目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式跟踪目标，该方法包括：通过第一指令导引飞行装置从第一位置向靠近目标的方向飞行，其中，第一位置到目标的距离大于等于第一阈值，监测飞行装置与目标之间的距离，响应于距离小于第一阈值，通过第二指令导引飞行装置以预设偏航角速率飞行，响应于距离小于等于第二阈值，监测第一方向和第二方向之间的第一角度，第一方向为飞行装置的水平速度方向，第二方向为无人机与目标的连线在圆形期望航迹上的交点的切线方向，其中，第二阈值小于第一阈值，以及响应于第一角度小于等于角度阈值或者距离小于等于第三阈值，通过第三指令导引飞行装置进入圆形期望航迹，其中，第三阈值小于第二阈值。

图1示意性示出了根据本公开实施例的用于导引飞行装置跟踪目标的方法的应用场景100。

需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，该应用场景100可以包括飞行装置110和目标120。

根据本公开实施例，飞行装置110可以是无人机。例如，飞行装置110可以是固定翼无人机。

根据本公开实施例，目标120可以是静止目标或者运动目标。例如，目标120可以做直线运动等。

在本公开实施例中，目标120例如可以是在地面上行驶的汽车，飞行装置110例如可以在空中飞行。飞行装置110可以对目标120进行跟踪。例如，飞行装置110可以通过围绕目标120在圆形期望航迹130上做圆周飞行的跟踪模式跟踪目标120。

例如，飞行装置110可以通过Standoff跟踪模式跟踪目标120。Standoff跟踪模式是一种由目标的运动特性、威胁特性以及无人机机动能力、传感器探测能力等因素决定，由无人机与目标保持指定距离，并以一定速度和高度围绕目标做圆周飞行的典型目标跟踪模式。

图2示意性示出了根据本公开实施例的用于导引飞行装置跟踪目标的方法的流程图。

根据本公开实施例，飞行装置可以通过围绕目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式跟踪目标。例如，飞行装置可以通过Standoff跟踪模式跟踪目标。

如图2所示，该方法包括操作S201～S205。

在操作S201，通过第一指令导引飞行装置从第一位置向靠近目标的方向飞行，其中，第一位置到目标的距离大于等于第一阈值。

根据本公开实施例，可以导引飞行装置从远距离接近目标。目标可以静止或者做直线运动。

根据本公开实施例，第一指令例如可以是导引飞行装置的偏航角指令。

在本公开一实施例中，当目标为静止的目标的情况下，第一指令可以为ψ_i＝θ，其中，ψ_i可以为飞行装置的偏航角指令，θ可以为飞行装置到目标的连线的方向角。即，可以通过飞行装置的偏航角导引飞行装置靠近目标。

在本公开另一实施例中，当目标为做直线运动的目标的情况下，通过第一指令导引飞行装置在目标的直线运动的轨迹所在的延长线上，向靠近目标的方向飞行。即，导引飞行装置沿着目标运动轨迹的延长线上飞行。

根据本公开实施例，针对静止的目标和做直线运动的目标，第一阈值不同。

在本公开实施例中，在目标为静止的目标的情况下，第一阈值可以表示为：

其中，参考图3和图4，d₁为所述第一阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

根据本公开实施例，R_m可以为满足飞行装置飞行条件的以最大偏航角速率转弯时的转弯半径。

在本公开另一实施例中，在目标为做直线运动的目标的情况下，第一阈值可以表示为：

d₁′＝d₁-V_t×t₁

其中，参考图3和图4，d₁′为所述第一阈值，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，V_t为所述目标当前时刻的运动速度，R为所述圆形期望航迹的半径、L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度、R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

根据本公开实施例，可以每隔周期T判断一次飞行装置到目标的距离是否大于等于第一阈值，若距离大于等于第一阈值，则继续通过第一指令导引飞行装置从第一位置向靠近目标的方向飞行。周期T例如可以为0.02s。

在操作S202，监测飞行装置与目标之间的距离。

根据本公开实施例，监测飞行装置与目标之间距离例如可以是每隔周期T获取飞行装置与目标之间的距离，也可以是实时获取飞行装置与目标之间的距离。

在本公开实施例中，可以通过获取飞行装置的坐标位置和目标的坐标位置获得飞行装置与目标之间的距离。可以理解，本公开不限制获取距离的方式，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。

在操作S203，响应于距离小于第一阈值，通过第二指令导引飞行装置以预设偏航角速率飞行。

根据本公开实施例，当监测到飞行装置与目标之间的距离小于第一阈值时，可以切换为通过第二指令导引飞行装置以预设偏航角速率飞行。

根据本公开实施例，预设偏航角速率与预设转弯半径相关。例如，预设转弯半径可以是飞行装置以预设偏航角速率转弯时的转弯半径。在本公开实施例中，预设偏航角速率可以是满足飞行装置飞行条件的最大偏航角速率(例如，3°/s)，预设转弯半径可以是以最大偏航角速率转弯时的转弯半径。

在本公开实施例中，第二指令例如可以是导引飞行装置的偏航角速率指令。例如，第二指令对应的偏航角速率可以是：

其中，

为飞行装置当前偏航角速率指令，

为飞行装置的预设偏航角速率(例如，满足飞行装置飞行条件的最大偏航角速率)。上述第二指令对应的偏航角速率表达式可以应用于飞行装置沿顺时针方向跟踪目标的情形。在飞行装置沿逆时针方向跟踪目标时，第二指令对应的偏航角速率表达式可以为

在本公开实施例中，在目标为静止目标的情况下，响应于飞行装置与目标之间的距离小于d₁，导引飞行装置以预设偏航角速率转弯。在目标为做直线运动的目标的情况下，响应于飞行装置与目标之间的距离小于d₁′，导引飞行装置以预设偏航角速率转弯。

在操作S204，响应于距离小于等于第二阈值，监测第一方向和第二方向之间的第一角度，第一方向为飞行装置的水平速度方向，第二方向为无人机与目标的连线在圆形期望航迹上的交点的切线方向，其中，第二阈值小于第一阈值。

根据本公开实施例，监测第一角度可以是每隔周期T获取一次第一角度。

在本公开实施例中，第二阈值可以表示为：

r₂＝R+L₁

其中，参考图3和图4，,r₂为第二阈值，R为圆形期望航迹的半径，L₁为飞行装置至圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度。

在本公开实施例中，第一角度可以表示为：

η₂＝|ψ-χ|

其中，参考图3和图4，ψ为飞行装置当前水平速度矢量的方向角，χ为飞行装置实时位置与目标连线在圆形期望航迹上的交点的切线的方向角。

在操作S205，响应于第一角度小于等于角度阈值或者距离小于等于第三阈值，通过第三指令导引飞行装置进入圆形期望航迹，其中，第三阈值小于第二阈值。

根据本公开实施例，第三阈值可以表示为：

r₁＝R+k_l×L₁

其中，参考图3和图4，r₁为第三阈值，R为圆形期望航迹的半径，L₁为飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)。

根据本公开实施例，角度阈值ε可以为接近于零的小角度值，例如可以为5°。

在本公开实施例中，判断当飞行装置到目标距离r满足r₁＜r≤r₂，且η₂≤ε条件，或当飞行装置到目标距离r满足r≤r₁条件时，通过第三指令导引飞行装置进入圆形期望航迹。例如，可以使用参考点方法实现对目标的standoff跟踪。

根据本公开实施例，通过第三指令导引飞行装置进入所述圆形期望航迹，可以包括：在目标为静止的目标的情况下，通过第一导引律指令导引飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，第一导引律指令可以表示为：

其中，参考图3和图4，

为第一导引律指令，V为飞行装置当前时刻的飞行速度，L₁为飞行装置至圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为圆形期望航迹的半径，d为飞行装置到圆形期望航迹的侧向偏差。

在本公开实施例中，参考图3，上述η＝η₁+η₂+η₃，其中，η₁为参考视线矢量和飞行装置当前位置与目标的连线在圆形期望航迹上交点与参考点连线夹角，η₂为上述第一角度，η₃为飞行装置当前位置与目标的连线在圆形期望航迹上交点与参考点连线和飞行装置当前位置与目标的连线在圆形期望航迹上交点切线方向的夹角。

根据本公开实施例，通过第三指令导引飞行装置进入圆形期望航迹，可以包括：在目标为做直线运动的目标的情况下，通过第二导引律指令导引飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，第二导引律指令可以表示为：

其中，参考图3和图4，

为第二导引律指令，ψ为所述飞行装置的速度矢量的方向角，ψ_t为目标的速度矢量的方向角，V为飞行装置当前时刻的飞行速度，V_r为飞行装置相对于目标的相对速度，

为目标的加速度，L₁为飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为圆形期望航迹的半径，d为飞行装置到圆形期望航迹的侧向偏差。

本公开实施例通过限制飞行装置进入圆形期望航迹的初始条件，满足了线性化的参考点法跟踪圆形期望航迹时参考视线矢量和飞行装置当前位置与目标点连线在圆形期望航迹上交点与参考点连线夹角以及飞行装置相对目标速度方向与飞行装置当前位置与目标的连线在圆形期望航迹上交点切线方向的夹角的小角度假设，从而避免了飞行装置收敛到圆形期望航迹会存在效率不高情形的问题，提高了收敛效率。

图5示意性示出了根据本公开实施例的跟踪静止目标的仿真结果示意图。

如图5所示，飞行装置从远距离接近静止目标，沿顺时针方向基于参考点法standoff跟踪静止目标。

步骤1：通过第一指令导引飞行装置从远距离接近目标，第一指令为：

ψ_i＝θ

其中，ψ_i为无人机当前偏航角指令，θ为无人机到目标连线的方向角。

计算

其中，R取值1500m，L₁取值为200m，R_m取值为954m，k_l取值为0.5，则计算得d₁＝2370m。

每隔周期T(例如，0.02s)进行判断，当飞行装置到目标的距离r满足r≥d₁条件时，按上述导引方法导引飞行装置沿飞行装置当前位置与目标的连线方向飞行，使无人机接近圆形期望航迹。

步骤2：通过第二指令导引飞行装置以预设角速率转弯，第二指令为：

其中，

为飞行装置当前偏航角速率指令，

为飞行装置满足飞行条件下的最大偏航角速率，取值3°/s。

当飞行装置到目标距离r满足r＜d₁条件时，切换至第二指令的导引方法，导引飞行装置按最大偏航角速率转弯。

步骤3：每隔周期T进行如下操作：

1)计算r₁＝R+k_l×L₁，r₂＝R+L₁，得r₁＝1600m，r₂＝1700m。

2)计算η₂＝|ψ-χ|

其中，ψ为飞行装置当前水平速度矢量的方向角，χ为飞行装置实时位置与目标的连线在圆形期望航迹上的交点的切线的方向角。

3)判断当飞行装置到目标距离r满足r₁＜r≤r₂，且η₂≤ε条件，或当飞行装置到目标距离r满足r≤r₁条件时，使用参考点方法实现对静止目标的standoff跟踪，导引方法为：

其中，ε＝5°，仿真取飞行装置初始水平坐标为(-6500m,100m)，飞行装置初始水平速度矢量方向角为ψ₁(0)＝90°，飞行装置水平速度为50m/s，静止目标坐标为(0,0)。仿真结果如图5所示。

图6示意性示出了根据本公开实施例的跟踪做直线运动的目标的仿真结果示意图。

如图6所示，飞行装置从远距离接近做直线运动的目标，飞行装置被导引到目标直线运动轨迹所在的延长线上，沿顺时针方向基于参考点法standoff跟踪移动目标。

步骤1：通过第一指令导引飞行装置从远距离接近目标，第一指令为：

ψ_i＝θ

其中，ψ_i为无人机当前偏航角指令，θ为无人机到目标连线的方向角。

每隔周期T(例如，0.02s)：

1)计算

其中，V可以取值为50m/s，k_l可以取值为0.5，R_m可以取值为716m，计算得t₁＝17.995s。

2)计算d₁′＝d₁-V_t×t₁

其中，V_t可以取值为20m/s，计算得d₁′＝1843.1m。

3)判断当飞行装置到目标距离r满足r≥d₁′条件时，按上述导引方法导引飞行装置沿目标直线运动的轨迹所在的延长线上飞行，使飞行装置接近圆形期望航迹。

步骤2：通过第二指令导引飞行装置以预设角速率转弯，第二指令为：

其中，

为飞行装置当前偏航角速率指令，

为飞行装置满足飞行条件下的最大偏航角速率，取值4°/s。

当飞行装置到目标距离r满足r＜d₁′条件时，切换至第二指令的导引方法，导引飞行装置按最大偏航角速率转弯。

步骤3：每隔周期T进行如下操作：

1)计算r₁＝R+k_l×L₁，r₂＝R+L₁，得r₁＝1600m，r₂＝1700m。

2)计算η₂＝|ψ-χ|

其中，ψ为飞行装置当前水平速度矢量的方向角，χ为飞行装置实时位置与目标的连线在圆形期望航迹上的交点的切线的方向角。

3)判断当飞行装置到目标距离r满足r₁＜r≤r₂，且η₂≤ε条件，或当飞行装置到目标距离r满足r≤r₁条件时，使用参考点方法实现对静止目标的standoff跟踪，导引方法为：

其中，ε＝5°，仿真取飞行装置初始水平坐标为(-6500m,100m)，飞行装置初始水平速度矢量方向角为ψ₁(0)＝90°，飞行装置水平速度为50m/s，静止目标坐标为(0,0)，目标速度方向为90度方向，目标做匀速直线运动。仿真结果如图6所示。

图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现上文描述的方法的计算机系统的方框图。图7示出的计算机系统仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，计算机系统700包括处理器710、计算机可读存储介质720。该计算机系统700可以执行根据本公开实施例的方法。

具体地，处理器710例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器710还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器710可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

计算机可读存储介质720，例如可以是非易失性的计算机可读存储介质，具体示例包括但不限于：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘(CD-ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；等等。

计算机可读存储介质720可以包括计算机程序721，该计算机程序721可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器710执行时使得处理器710执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

计算机程序721可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序721中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括721A、模块721B、……。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器710执行时，使得处理器710可以执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (6)

1.一种用于导引飞行装置跟踪目标的方法，用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述飞行装置以围绕所述目标在圆形期望航迹上做圆周飞行的跟踪模式跟踪所述目标，所述方法包括：

通过第一指令导引所述飞行装置从第一位置向靠近所述目标的方向飞行，其中，所述第一位置到所述目标的距离大于等于第一阈值；

所述第一指令是导引飞行装置的偏航角指令；

在所述目标为静止的目标的情况下，所述第一阈值表示为：

其中，d₁为所述第一阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)；

在所述目标为做直线运动的目标的情况下，所述第一阈值表示为：

d₁′＝d₁-V_t×t₁

其中，d₁′为所述第一阈值，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，V_t为所述目标当前时刻的运动速度，R为所述圆形期望航迹的半径、L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度、R_m为所述飞行装置的预设转弯半径，k_l为预设参数，其中，k_l∈(0,1)；

监测所述飞行装置与所述目标之间的距离；

响应于所述距离小于所述第一阈值，通过第二指令导引所述飞行装置以预设偏航角速率飞行；

所述第二指令是导引飞行装置的偏航角速率指令；

响应于所述距离小于等于第二阈值，监测第一方向和第二方向之间的第一角度，所述第一方向为所述飞行装置的水平速度方向，所述第二方向为所述飞行装置与所述目标的连线在所述圆形期望航迹上的交点的切线方向，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；以及响应于所述第一角度小于等于角度阈值或者所述距离小于等于第三阈值，通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值；

所述第二阈值表示为：

r₂＝R+L₁

其中，所述r₂为所述第二阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度；

所述第三阈值表示为：

r₁＝R+k_l×L₁

其中，所述r₁为所述第三阈值，R为所述圆形期望航迹的半径，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，k_l为预设参数，k_l∈(0,1)。

2.根据权利要求1所述的用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述通过第一指令导引所述飞行装置从第一位置向靠近所述目标的方向飞行，包括：

在所述目标为做直线运动的目标情况下，通过第一指令导引所述飞行装置在所述直线运动的轨迹所在的延长线上向靠近所述目标的方向飞行。

3.根据权利要求1所述的用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述预设偏航角速率与所述预设转弯半径相关。

4.根据权利要求1所述的用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述角度阈值为接近于零的小角度值。

5.根据权利要求1所述的用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，包括：

在所述目标为静止的目标的情况下，通过第一导引律指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第一导引律指令表示为：

其中，

为所述第一导引律指令，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为所述圆形期望航迹的半径，d为所述飞行装置到所述圆形期望航迹的侧向偏差。

6.根据权利要求1所述的用于导引飞行装置跟踪目标的方法，其中，所述通过第三指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，包括：

在所述目标为做直线运动的目标的情况下，通过第二导引律指令导引所述飞行装置进入所述圆形期望航迹，其中，所述第二导引律指令表示为：

其中，

为所述第二导引律指令，ψ为所述飞行装置的速度矢量的方向角，ψ_t为所述目标的速度矢量的方向角，V为所述飞行装置当前时刻的飞行速度，V_r为所述飞行装置相对于所述目标的相对速度，

为所述目标的加速度，L₁为所述飞行装置至所述圆形期望航迹上的虚拟目标点的参考视线矢量长度，R为所述圆形期望航迹的半径，d为所述飞行装置到所述圆形期望航迹的侧向偏差。

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