CN112631332A - 无人机快速自动返航着陆方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机快速自动返航着陆方法。该方法可以包括：确定着陆下滑轨迹角，进而确定着陆下滑轨迹；确定最大下滑轨迹角，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间；将两个着陆轨迹捕捉点的上方空间划分为第一飞行空间、第二飞行空间、第三飞行空间；判断无人机所处的飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆。本发明采用无人机特性和外界风场相结合的思想，不依赖于装订航迹，能有效地提高无人机快速自主返航着陆能力。

Description

无人机快速自动返航着陆方法

技术领域

本发明涉及无人机飞行控制技术领域，更具体地，涉及一种无人机快速自动返航着陆方法。

背景技术

无人机因成本低廉、维护简单，已广泛应用于资源勘探、灾情监控、应急救援等领域，能够在各种复杂环境中执行远程任务，由于飞行环境的复杂性和多变性，任务的及时性和迫切性都需要提高无人机的生存能力和快速响应能力。

无人机在执行任务过程中可能出现各种突发应急状况，因为遭遇外部电磁干扰导致链路丢失或GPS定位定向失效，因为遭遇超强气流扰动超过载使用导致结构件安装松动或部件隐伤，因为任务复杂耗时过长导致燃料或供电不足，因为降雨或特殊天气情况导致无法继续作业，因为反复作业超可靠性限制出现动力系统故障、部分传感器失效或执行机构故障等形式多样的突然应急状况，也会因为任务调整变更需返航维护与燃油补充等急切需要。

当前较多无人机出现各种应急突发或任务变更情况时，会按照预先装订航线继续飞行或就近切换航线后继续按后续航线飞行，近场后必须按照事先设计好的高度跟踪轨迹线进行着陆。但是，无人机自主飞行难以达到飞行员的灵活操控与准确决策，飞行控制系统难以规划合理高效的快速返航着陆轨迹，返航着陆过程难免因为航路曲折、航点偏多而延长时间，增加应急突发情况下的飞行风险和任务拖延，甚至可能会导致野外破解或飞行事故。

因此，有必要开发一种无人机快速自动返航着陆方法，提高无人机在应急突发和任务变更情况下的生存能力和快速响应能力。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种无人机快速自动返航着陆方法、装置、电子设备及介质，针对无人机在各种突发应急和任务变更情况下，返航着陆无法自主规划快速航路、返航航路曲折、自动着陆耗时等缺点，利用飞行空间和空间资源信息，找到一条无人机快速自动返航着陆的三维航路确保最大安全，提高无人机的生存能力和响应能力。

本公开实施例提供了一种无人机快速自动返航着陆方法，包括：

确定着陆下滑轨迹角，进而确定着陆下滑轨迹；

确定最大下滑轨迹角，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间；

将两个着陆轨迹捕捉点的上方空间划分为第一飞行空间、第二飞行空间、第三飞行空间；

判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆。

优选地，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间包括：

分别计算跑道两端的最低安全高度；

在跑道竖直平面内，以跑道中心为原点，根据所述着陆下滑轨迹为方向的射线分别与所述跑道两端的最低安全高度相交，交点为所述着陆轨迹捕捉点；

以所述最低安全高度为下端点值，以所述着陆下滑轨迹与所述跑道中心的距离和最大下滑轨迹角的正切值的乘积为上端点值，确定所述着陆高度区间。

优选地，判断无人机所处的飞行空间包括：

绘制当前所述无人机与所述着陆轨迹捕捉点的连线；

确定所述连线与所述着陆轨迹捕捉点所在高度平面的夹角θ；

若0≤θ<θ₁，则所述无人机在所述第一飞行空间；

若θ₁≤θ<θ₂，则所述无人机在所述第二飞行空间；

若θ≥θ₂，则所述无人机在所述第三飞行空间；

其中，θ₁为着陆下滑轨迹角，θ₂为最大下滑轨迹角。

优选地，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于所述第一飞行空间，分别确定飞往两个着陆轨迹捕捉点的返航航向；

计算飞行地速，确定使所述飞行地速最大的高度，即为最大地速高度；

分别确定经过两个着陆轨迹捕捉点进行着陆的飞行路径；

分别计算飞往两个着陆轨迹捕捉点的飞行总耗时，选取所述飞行总耗时最小对应的飞行路径进行着陆。

优选地，通过公式(1)计算所述返航航向：

其中，ψ_vc为返航航向，z为无人机当前位置的z轴坐标，z_c为着陆轨迹捕捉点的z轴坐标，x为无人机当前位置的x轴坐标，x_c为着陆轨迹捕捉点的x轴坐标。

优选地，通过公式(2)计算所述飞行地速：

其中，V_g为飞行地速，V_a为无人机真空速，ψ_a为无人机真航向，V_w为风速为，ψ_w为风向，ψ_g为飞行地速方向。

优选地，飞往两个着陆轨迹捕捉点的飞行路径为：

所述无人机从当前高度h下滑至所述最大地速高度

该段的飞行距离为

该段的平均飞行速度为V_g1；

以最大飞行地速飞行至所述第一飞行空间与所述第二飞行空间的交接处；

抵达所述第二飞行空间后以所述着陆下滑轨迹角进行下滑至所述着陆轨迹捕捉点，该段的飞行距离

该段的平均飞行速度为V_g2；

沿所述着陆下滑轨迹进行着陆，该段的飞行距离为L_c，该段的飞行平均飞行速度为V_g3。

优选地，通过公式(3)计算所述飞行总耗时：

其中，t^min为飞行总耗时。

优选地，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第二飞行空间，则所述无人机以所述最大下滑轨迹角进行下滑，抵达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆下滑轨迹的延长线后，继续沿所述着陆下滑轨迹进行着陆。

优选地，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第三飞行空间，则所述无人机在所述第三飞行空间内螺旋下降，到达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间后，以所述最大下滑轨迹角下滑至所述着陆下滑轨迹，继续沿所述着陆下滑轨迹进行着陆。

其有益效果在于：

1)本发明采用着陆轨迹捕捉点作为着陆基本特征点，着陆特征点平面上方空间根据无人机着陆下滑轨迹线和最大下滑轨迹线对飞行空间进行空间划分，不同飞行空间采取不同的快速返航着陆策略，可以有效利用无人机三维空间飞行特性，实现快速返航着陆的空间优化利用；

2)本发明采用返航路径最短和飞行速度最快相结合的方式，无人机从当前位置直接规划航路，并结合高度剖面利用空中风速找到最大地速高度，以最大地速直线飞行最短距离，最大限度的缩短了飞行时间，确保无人机返航着陆耗时最短，满足快速性的要求；

3)本发明采用了着陆轨迹捕捉点的高度管理，只有满足着陆高度区间才可以进行着陆，否则在着陆点上方进行螺旋下降降高，提高了着陆轨迹跟踪的安全性；

4)本发明采用跑道两端均可着陆的思路，通过返航着陆路径的飞行时间对比，选择飞行时间更短的路径，进一步缩短了返航着陆总耗时。

本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的无人机快速自动返航着陆方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的无人机快速自主返航着陆航路的示意图。

图3示出了根据实施例1的无人机快速自主返航着陆航路的示意图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的无人机快速自动返航着陆方法的步骤的流程图。

本发明提供一种无人机快速自动返航着陆方法，包括：

步骤101，确定着陆下滑轨迹角，进而确定着陆下滑轨迹；

步骤102，确定最大下滑轨迹角，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间；

步骤103，将两个着陆轨迹捕捉点的上方空间划分为第一飞行空间、第二飞行空间、第三飞行空间；

步骤104，判断无人机所处的飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆。

在一个示例中，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间包括：

分别计算跑道两端的最低安全高度；

在跑道竖直平面内，以跑道中心为原点，根据着陆下滑轨迹为方向的射线分别与跑道两端的最低安全高度相交，交点为着陆轨迹捕捉点；

以最低安全高度为下端点值，以着陆下滑轨迹与跑道中心的距离和最大下滑轨迹角的正切值的乘积为上端点值，确定着陆高度区间。

在一个示例中，判断无人机所处的飞行空间包括：

绘制当前无人机与着陆轨迹捕捉点的连线；

确定连线与着陆轨迹捕捉点所在高度平面的夹角θ；

若0≤θ<θ₁，则无人机在第一飞行空间；

若θ₁≤θ<θ₂，则无人机在第二飞行空间；

若θ≥θ₂，则无人机在第三飞行空间；

其中，θ₁为着陆下滑轨迹角，θ₂为最大下滑轨迹角。

在一个示例中，判断无人机所处的飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若无人机位于第一飞行空间，分别确定飞往两个着陆轨迹捕捉点的返航航向；

计算飞行地速，确定使飞行地速最大的高度，即为最大地速高度；

分别确定经过两个着陆轨迹捕捉点进行着陆的飞行路径；

分别计算飞往两个着陆轨迹捕捉点的飞行总耗时，选取飞行总耗时最小对应的飞行路径进行着陆。

在一个示例中，通过公式(1)计算返航航向：

其中，ψ_vc为返航航向，z为无人机当前位置的z轴坐标，z_c为着陆轨迹捕捉点的z轴坐标，x为无人机当前位置的x轴坐标，x_c为着陆轨迹捕捉点的x轴坐标。

在一个示例中，通过公式(2)计算飞行地速：

其中，V_g为飞行地速，V_a为无人机真空速，ψ_a为无人机真航向，V_w为风速为，ψ_w为风向，ψ_g为飞行地速方向。

在一个示例中，飞往着陆轨迹捕捉点的飞行路径为：

无人机从当前高度h下滑至最大地速高度

该段的飞行距离为

该段的平均飞行速度为V_g1；

以最大飞行地速飞行至第一飞行空间与第二飞行空间的交接处；

抵达第二飞行空间后以着陆下滑轨迹角进行下滑至着陆轨迹捕捉点，该段的飞行距离

该段的平均飞行速度为V_g2；

沿着陆下滑轨迹进行着陆，该段的飞行距离为L_c，该段的飞行平均飞行速度为V_g3。

在一个示例中，通过公式(3)计算飞行总耗时：

其中，t^min为飞行总耗时。

在一个示例中，判断无人机所处的飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第二飞行空间，则无人机以最大下滑轨迹角进行下滑，抵达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆下滑轨迹的延长线后，继续沿着陆下滑轨迹进行着陆。

在一个示例中，判断无人机所处的飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第三飞行空间，则无人机在第三飞行空间内螺旋下降，到达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间后，以最大下滑轨迹角下滑至着陆下滑轨迹，继续沿着陆下滑轨迹进行着陆。

具体地，基于跑道周边通视情况选取最低安全高度用于无人机近场着陆，将跑道竖直平面内，以跑道中心为原点，无人机着陆下滑轨迹为方向的射线与最低安全高度平面的交点定位着陆轨迹捕捉点，只有经过着陆轨迹捕捉点无人机才能顺利转入着陆下滑轨迹跟踪，实现自主安全着陆。

无人机运动参数主要取决于升阻特性和动力特性，设计着陆下滑轨迹和最大下滑轨迹，其中着陆下滑轨迹线对应的着陆下滑轨迹角为θ₁，最大下滑轨迹线对应的最大下滑轨迹角为θ₂。

令地面坐标系为OXYZ，跑道中心为原点O，OX轴沿跑道方向，OY轴垂直向上，OZ轴垂直于XOY平面向右，无人机可沿跑道两个方向着陆，因此有两个着陆轨迹捕捉点，一端的第一着陆轨迹捕捉点的坐标为(x_c1,y_c1,z_c1)，距离跑道中心点距离为S₁，最低安全高度为h₁＝S₁tanθ₁，着陆高度区间为[h₁,S₁tanθ₂]；另一端的第二着陆轨迹捕捉点的坐标为(x_c2,y_c2,z_c2)，距离跑道中心点距离为S₂，最低安全高度为h₂＝S₂tanθ₁，着陆高度区间为[h₂,S₂tanθ₂]。

第一飞行空间为着陆轨迹捕捉点水平线与着陆下滑轨迹线夹角区域生成的旋转空间，第二飞行空间为着陆下滑轨迹线与最大下滑轨迹线夹角区域生成的旋转空间，第三飞行空间为最大下滑轨迹线旋转生成的锥形空间。

图2示出了根据本发明的无人机快速自主返航着陆航路的示意图。

根据无人机当前的飞行位置和高度，判断无人机所在的飞行空间。无人机飞行位置坐标为(x,y,z)，无人机距离轨迹捕捉点的水平距离为

相对高度差为h＝|y-y_c1|，与着陆轨迹捕捉点高度平面的夹角为θ＝arctan(h/d)，通过夹角θ来判断无人机所在空间，若0≤θ<θ₁，无人机在第一飞行空间；若θ₁≤θ<θ₂，无人机在第二飞行空间；若θ≥θ₂，无人机在第三飞行空间，无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆，如图2所示。

(1)若无人机在第一飞行空间，以着陆轨迹捕捉点为目标点进行直线飞行确保飞行距离最短，确定返航航线航向，规划直飞返航航线。两点直接直线最短，为保证无人机快速返航首先需要保证飞行距离最短，在地面坐标系根据无人机当前位置，通过公式(1)计算返航航向指令ψ_vc。

飞行过程中外界风场随高度的变化而变化，利用风场信息找到返航最大地速高度。无人机相对地面的运动矢量为无人机相对大气的运动矢量与大气相对地面的运动矢量之和。无人机相对大气的运动矢量大小为无人机真空速V_a，矢量方向为无人机真航向ψ_a，大气相对地面的运动矢量为风矢量，令风速为V_w，风向为ψ_w，无人机相对地面的运动矢量为地速矢量，飞行地速大小为V_g，飞行地速方向为ψ_g。

当风速沿飞行地速方向分量增大，无人机飞行地速增大，顺风飞行提高无人机飞行地速，逆风飞行降低无人机飞行地速。已知风速风向，无人机真空速和飞行地速方向，根据三角关系即可求出无人机飞行地速大小。无人机顺风飞行时，无人机真空速、地速与风速风向的解算关系如下式所示：

调整为关于V_g的一元二次方程，求解得到公式(2)，将无人机不同高度真空速和风速风向引入，求的各个高度层无人机飞行地速，找到最大飞行地速

的高度

使得无人机在该高度将以最快的速度飞行最短的距离，飞行耗时最短。

无人机飞往着陆轨迹捕捉点的飞行路径为：

无人机从当前高度h下滑至最大地速高度

该段的飞行距离为

该段的平均飞行速度为V_g1；

以最大飞行地速飞行至第一飞行空间与第二飞行空间的交接处；

抵达第二飞行空间后以着陆下滑轨迹角进行下滑至着陆轨迹捕捉点，该段的飞行距离

该段的平均飞行速度为V_g2；

沿着陆下滑轨迹进行着陆，该段的飞行距离为L_c，该段的飞行平均飞行速度为V_g3。

无人机从第一飞行空间返航途中首先经过第二飞行空间，为节省穿越第二飞行空间的时间，无人机抵达第一飞行空间和第二飞行空间的交接圆锥面后，无人机沿下滑轨迹线在交接圆锥面直接下滑。

通过上述数据，根据公式(3)分别计算无人机经由第一着陆轨迹捕捉点与第二着陆轨迹捕捉点着陆的飞行总耗时

选择最快返航着陆路径，判据如下：若

无人机经由第一着陆轨迹捕捉点返航着陆，若

无人机经由第二着陆轨迹捕捉点返航着陆。

(2)若确定无人机在其中某一着陆轨迹捕捉点的第二飞行空间内，则无人机以最大下滑轨迹角进行下滑，抵达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆下滑轨迹的延长线后，继续沿着陆下滑轨迹进行着陆。

(3)若确定无人机在其中某一着陆轨迹捕捉点的第三飞行空间内，判断高度是否满足着陆高度区间。若高度不满足高度区间要求，需在在第三飞行空间内直接螺旋下降，到达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间后，以最大下滑轨迹角下滑至着陆下滑轨迹，继续沿着陆下滑轨迹进行着陆。

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

实施例1

图3示出了根据实施例1的无人机快速自主返航着陆航路的示意图。

无人机从跑道自主起飞后，原计划沿预设航路1-2-3……12-13-14-15完成任务后返航着陆，经过航点5抵近航点6时因突发应急事件或任务变更指令需快速返航着陆。基于无人机运动特性充分利用飞行空间和空间资源信息，找到一条无人机快速自动返航着陆的三维航路确保最大安全，提高无人机的生存能力和响应能力，如图3所示。

无人机运动参数主要取决于升阻特性和动力特性，设计着陆下滑轨迹和最大下滑轨迹，其中着陆下滑轨迹线对应的着陆下滑轨迹角为θ₁，最大下滑轨迹线对应的最大下滑轨迹角为θ₂。

确定跑道两端满足着陆的最低安全飞行高度，在坐标系OXYZ内，一端最低安全高度为h₁，另一端安全高度为h₂，分别对应的着陆轨迹捕捉点为C₁、C₂，置点C₁、C₂的特征状态为Fast_Home，点C₁距离跑道中心点距离为S₁，点C₂距离跑道中心点距离为S₂，根据无人机基本特性确定着陆下滑轨迹角θ₁，特征点高度与距离满足关系为h₁＝S₁tanθ₁，h₂＝S₂tanθ₁。

确定着陆轨迹捕捉点C₁上方空间的三个飞行空间。另外，无人机飞抵至着陆轨迹捕捉点时必须满足着陆特征点所要求的高度区间，C₁点高度区间为[h₁,S₁tanθ₂]，C₂点高度区间为[h₂,S₂tanθ₂]。

根据无人机当前的位置与高度计算无人机-着陆轨迹捕捉点连线与着陆轨迹捕捉点高度平面的夹角θ，判断无人机所在飞行空间。若0≤θ<θ₁，无人机在飞行空间I；若θ₁≤θ<θ₂，无人机在飞行空间II；若θ≥θ₂，无人机在飞行空间III。

判断无人机在飞行空间I，重新规划返航直线航线，计算出返航航向，无人机定航线直线飞行，返航航向指令通过公式(1)计算。

由风阔线雷达提供高度剖面风速风向分布，计算风速沿返航航向上的分量大小，确定最大返航地速

对应的高度层

然后对飞行总耗时进行工程估算。

无人机从当前高度h下滑至最大地速高度，飞行距离与高度差的对应关系为

令该段平均飞行速度为V_g1，然后以最大地速飞行至飞行空间I与飞行空间II交接处，抵达飞行空间II后以着陆下滑轨迹角进行下滑至着陆轨迹捕捉点高度h₁，飞行距离

零该段平均飞行速度为V_g2，下滑着陆飞行距离为L_c1，令该段平均飞行速度为V_g3，则飞行总耗时为公式(3)。

针对着陆轨迹捕捉点C2重复执行上述步骤，计算返航着陆的总耗时

通过返航总耗时对比，选择最快返航着陆路径，判据如下：若

按快速返航路径1返航着陆，若

按快速返航路径2返航着陆。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种无人机快速自动返航着陆方法，其特征在于，包括：

确定着陆下滑轨迹角，进而确定着陆下滑轨迹；

确定最大下滑轨迹角，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间；

将两个着陆轨迹捕捉点的上方空间划分为第一飞行空间、第二飞行空间、第三飞行空间；

判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆。

2.根据权利要求1所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，在跑道两端分别确定两个着陆轨迹捕捉点，进而分别确定两个着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间包括：

分别计算跑道两端的最低安全高度；

在跑道竖直平面内，以跑道中心为原点，根据所述着陆下滑轨迹为方向的射线分别与所述跑道两端的最低安全高度相交，交点为所述着陆轨迹捕捉点；

以所述最低安全高度为下端点值，以所述着陆下滑轨迹与所述跑道中心的距离和最大下滑轨迹角的正切值的乘积为上端点值，确定所述着陆高度区间。

3.根据权利要求1所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，判断无人机所处的飞行空间包括：

绘制当前所述无人机与所述着陆轨迹捕捉点的连线；

确定所述连线与所述着陆轨迹捕捉点所在高度平面的夹角θ；

若0≤θ<θ₁，则所述无人机在所述第一飞行空间；

若θ₁≤θ<θ₂，则所述无人机在所述第二飞行空间；

若θ≥θ₂，则所述无人机在所述第三飞行空间；

其中，θ₁为着陆下滑轨迹角，θ₂为最大下滑轨迹角。

4.根据权利要求1所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于所述第一飞行空间，分别确定飞往两个着陆轨迹捕捉点的返航航向；

计算飞行地速，确定使所述飞行地速最大的高度，即为最大地速高度；

分别确定经过两个着陆轨迹捕捉点进行着陆的飞行路径；

分别计算飞往两个着陆轨迹捕捉点的飞行总耗时，选取所述飞行总耗时最小对应的飞行路径进行着陆。

5.根据权利要求4所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，通过公式(1)计算所述返航航向：

其中，ψ_vc为返航航向，z为无人机当前位置的z轴坐标，z_c为着陆轨迹捕捉点的z轴坐标，x为无人机当前位置的x轴坐标，x_c为着陆轨迹捕捉点的x轴坐标。

6.根据权利要求4所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，通过公式(2)计算所述飞行地速：

其中，V_g为飞行地速，V_a为无人机真空速，ψ_a为无人机真航向，V_w为风速为，ψ_w为风向，ψ_g为飞行地速方向。

7.根据权利要求4所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，飞往两个着陆轨迹捕捉点的飞行路径为：

所述无人机从当前高度h下滑至所述最大地速高度

该段的飞行距离为

该段的平均飞行速度为V_g1；

以最大飞行地速飞行至所述第一飞行空间与所述第二飞行空间的交接处；

抵达所述第二飞行空间后以所述着陆下滑轨迹角进行下滑至所述着陆轨迹捕捉点，该段的飞行距离

该段的平均飞行速度为V_g2；

沿所述着陆下滑轨迹进行着陆，该段的飞行距离为L_c，该段的飞行平均飞行速度为V_g3。

8.根据权利要求7所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，通过公式(3)计算所述飞行总耗时：

其中，t^min为飞行总耗时。

9.根据权利要求1所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第二飞行空间，则所述无人机以所述最大下滑轨迹角进行下滑，抵达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆下滑轨迹的延长线后，继续沿所述着陆下滑轨迹进行着陆。

10.根据权利要求1所述的无人机快速自动返航着陆方法，其中，判断无人机所处的飞行空间，所述无人机采用对应的返航着陆方案进行着陆包括：

若所述无人机位于某个着陆轨迹捕捉点的第三飞行空间，则所述无人机在所述第三飞行空间内螺旋下降，到达该着陆轨迹捕捉点对应的着陆高度区间后，以所述最大下滑轨迹角下滑至所述着陆下滑轨迹，继续沿所述着陆下滑轨迹进行着陆。

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