CN111931122A - 一种直升机航线截获方法 - Google Patents

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曹植
屈重君
祁鸣东
于吉洋
李卿
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Abstract

本发明涉及直升机飞行管理，特别涉及直升机航线截获方法。截获路径包括两个圆弧和所述两个圆弧的公切线。所述其中一个圆弧的起点为截获起始点，另外一个圆弧的终点为位于待截获航迹上的截获切入点。本技术方案通过平滑过渡实现直升机的航线截获，减少了截获时间，提高了飞行品质。

Description

一种直升机航线截获方法
技术领域
本发明涉及直升机飞行管理，特别涉及直升机航线截获方法。
背景技术
航线截获即飞行器对目标航线的快速跟踪，飞行器开始执行截获的位置点即为截获起始点，进入目标航线的位置点为航线切入点。
直升机快速截获算法是直升机壁障过程中的一个重要技术点，也是直升机飞行管理系统中的重要功能之一。直升机低空飞行中，当由于障碍物范围较大或者飞行员手动操作等因素使得直升机偏离原始航线较远时，势必需要直升机快速截获原始航线。传统的截获方法往往是采用一个固定的角度截获原始航线，直升机的截获时间，飞行品质低。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种直升机航线截获方法，减少截获时间，提高飞行品质。
本发明的技术方案：一种直升机航线截获方法，截获路径包括两个圆弧和所述两个圆弧的公切线。本技术方案通过平滑过渡实现直升机的航线截获，减少了截获时间，提高了飞行品质。
优选地，所述其中一个圆弧的起点为截获起始点，另外一个圆弧的终点为位于待截获航迹上的截获切入点。本技术方案给出了截获路径的具体实施方式，为技术问题的解决提供给了可能。
优选地，所述两个圆弧的半径为直升机的最小转弯半径。
优选地，根据以下公式计算直升机的最小转弯半径：
R＝(V)2/gtanφmax
其中，R为所求最小转弯半径，V为直升机当前地速，g为重力加速度，φmax为直升机最大横滚角。
本技术方案给出了截获路径中圆弧半径的确定方式，该具体实施方案下直升机航线截获的效率最高。
优选地，所述的截获路径计算方法包括如下步骤：
分别计算两个圆弧的半径及对应的圆心点坐标，得到虚拟过渡圆；
计算两个虚拟过渡圆的公切线斜率；
分别计算两个虚拟过渡圆的切点坐标；
根据切点坐标确定所述圆弧。本技术方案给出了截获路径的具体计算步骤，该方法思路清晰，计算量小，结果精确。
优选地，所述的公切线为内公切线。
优选地，所述的截获路径计算方法还包括如下步骤：连接两个虚拟过渡圆圆心，并计算所述连线中点位置坐标参数。本技术方案给出了公切线为内公切线形式下的截获路径计算步骤，该方法为公切线斜率的计算提供给了优选实施例，计算量小，结果精确。
优选地，所述的截获起始点和截获切入点距离大于所述两个圆弧的半径之和。本技术方案限定了所述方法的应用环境，在该限定条件下，所述方法能够明显减低直升机的航线截获时间，提升飞行品质。
附图说明
图1为本发明所述基于虚拟过渡圆的截获路径。
具体实施方式
一种直升机航线截获方法，包括如下步骤：
步骤1：获取直升机截获起始点以及截获切入点的飞行参数，包括位置坐标、飞行速度以及飞行航向，构建基于过渡圆的截获路径。
步骤2：分别计算直升机截获起始点以及截获切入点的最小转弯半径，转弯圆心坐标参数。
步骤3：连接两个过渡圆圆心，计算连线中点位置坐标参数。
步骤4：计算两个圆之间的公切线斜率。
步骤5：计算两个圆的公切点坐标，并舍去不合理解。内公切线
步骤6：获得完整截获航线。
具体操作步骤如下：
步骤1：获取直升机截获起始点以及截获切入点的飞行参数(位置坐标，飞行速度以及飞行航向)，构建基于过渡圆的截获路径。
假设直升机当前时刻在地理坐标系下的位置坐标P1为(x1，y1)，飞行速度为 V1，航向ψ1；航线切入点P2的位置坐标为(x2，y2)，飞行速度为V2，航向ψ2，直升机最大横滚角为
Figure BDA0002578843870000031
并以此为基础构建基于过渡圆的截获路径，如图1所示。
直升机由起始点P1到切入点P2的截获路径由三段轨迹组成：以O1为圆心，R1为半径的圆弧段
Figure BDA0002578843870000032
直线段A-B，以O2为圆心，R2为半径的圆弧段
Figure BDA0002578843870000033
P1P2大于两倍的R1R2之和
步骤2：分别计算直升机截获起始点以及截获切入点的最小转弯半径，转弯圆心坐标参数。
设直升机在P1处的最小转弯半径为R1，在P2处的最小转弯半径为R2，则直升机做协调转弯时，由飞机的平衡方程可得：
R1＝(V1)2/gtanφmax
R2＝(V2)2/gtanφmax
上式中，g为当地的重力加速度。
设O1坐标为(xo1，yo1)，由几何关系可得：
Figure BDA0002578843870000034
同理设O2坐标为(xo2，yo2)，由几何关系可得：
Figure BDA0002578843870000035
步骤3：连接两个过渡圆圆心，计算连线中点位置坐标参数。
如图1所示，设圆心O1，O2连线中点为C，坐标为(xo，yo)，则由中点坐标公式可得：
Figure BDA0002578843870000041
步骤4：分别计算两个圆之间的公切线斜率。
由两点之间距离公式可得圆心O1与C点之间的距离|O1C|：
Figure BDA0002578843870000042
设直线O1O2的斜率为
Figure BDA0002578843870000043
直线AB的斜率为kAB，则有：
Figure BDA0002578843870000044
设直线AB和直线O1O2夹角为α，因此有：
Figure BDA0002578843870000045
Figure BDA0002578843870000046
步骤5：计算两个圆的公切点坐标，并舍去不合理解。
设切点A、B的位置坐标分别为(xA，yA)，(xB，yB)，则有：
Figure BDA0002578843870000047
Figure BDA0002578843870000048
步骤6：获得完整截获航线。
由步骤1-5，即得到截获路径，即圆弧段
Figure BDA0002578843870000049
直线段A-B，圆弧段
Figure BDA00025788438700000410
当直升机在截获起始点与截获切入点的速度夹角为钝角时，截获圆之间的公切线为外公切线，算法类似，此处不再赘述。

Claims (8)

1.一种直升机航线截获方法，其特征在于，截获路径包括两个圆弧和所述两个圆弧的公切线。
2.根据权利要求1所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述其中一个圆弧的起点为截获起始点，另外一个圆弧的终点为位于待截获航迹上的截获切入点。
3.根据权利要求1所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述两个圆弧的半径为直升机的最小转弯半径。
4.根据权利要求3所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，根据以下公式计算直升机的最小转弯半径：
R＝(V)2/g tanφmax
其中，R为所求最小转弯半径，V为直升机当前地速，g为重力加速度，φmax为直升机最大横滚角。
5.根据权利要求1所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述的截获路径计算方法包括如下步骤：
分别计算两个圆弧的半径及对应的圆心点坐标，得到虚拟过渡圆；
计算两个虚拟过渡圆的公切线斜率；
分别计算两个虚拟过渡圆的切点坐标；
根据切点坐标确定所述圆弧。
6.根据权利要求5所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述的公切线为内公切线。
7.根据权利要求6所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述的截获路径计算方法还包括如下步骤：连接两个虚拟过渡圆圆心，并计算所述连线中点位置坐标参数。
8.根据权利要求1所述的一种直升机航线截获方法，其特征在于，所述的截获起始点和截获切入点距离大于所述两个圆弧的直径之和。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117492474A (zh) * 2022-07-22 2024-02-02 海鹰航空通用装备有限责任公司 无人机航迹自主导航获取方法及无人机侦察抵近控制方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103176476A (zh) * 2013-03-08 2013-06-26 北京航空航天大学 一种滑翔式无人机自主进场航路规划方法
CN109582035A (zh) * 2018-11-29 2019-04-05 沈阳无距科技有限公司 一种飞行器航迹导航方法、装置及电子设备

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