RU2756964C1 - Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата - Google Patents

Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата Download PDF

Info

Publication number
RU2756964C1
RU2756964C1 RU2020140528A RU2020140528A RU2756964C1 RU 2756964 C1 RU2756964 C1 RU 2756964C1 RU 2020140528 A RU2020140528 A RU 2020140528A RU 2020140528 A RU2020140528 A RU 2020140528A RU 2756964 C1 RU2756964 C1 RU 2756964C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uav
maneuver
point
coordinates
distance
Prior art date
Application number
RU2020140528A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Валерьевич Таныгин
Лев Дмитриевич Горченко
Кызыл Рвшид оглы Байрамов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ
Priority to RU2020140528A priority Critical patent/RU2756964C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2756964C1 publication Critical patent/RU2756964C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата (БПЛА). Для включения маневра в полётное задание преобразуют определенным образом условные координаты опорных точек маневра. Полученные координаты опорных точек включают в состав данных полётного задания БПЛА. К заданной совокупности опорных точек любого маневра в условной системе координат заблаговременно добавляют еще одну опорную точку в вертикальной координатной плоскости на удалении от точки, считавшейся первой, достаточном для разворота БПЛА с максимальной скоростью в направлении на вторую опорную точку маневра. Последнюю опорную точку маршевого участка траектории БПЛА задают на расстоянии от цели, равном расстоянию первой точки маневра БПЛА от начала условной системы координат. Обеспечивается повышение точности наведения БПЛА. 3 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области наведения беспилотных планирующих летательных аппаратов (БПЛА) и может быть использовано при эксплуатации таких летательных аппаратов.
Наиболее близким к данному изобретению является «Способ формирования маневров произвольной конфигурации на конечном участке траектории планирующего беспилотного летательного аппарата» (RU 2554568, 2015), базирующийся на следующих основных положениях.
1. Движение БПЛА осуществляется с последовательным наведением на заданные опорные точки Mj (j=1, …, k).
2. Траектория БПЛА большой дальности полёта состоит из маршевого участка (МУ) и конечного участка (КУ).
3. Опорные точки МУ определяются на картах местности, а их геодезические координаты Bj, Lj, Hj включаются в состав данных полётного задания (ПЗ) БПЛА.
4. Опорные точки КУ задаются в пространстве так, что последовательное наведение на них определяет маневр БПЛА заданной конфигурации. Расстановка опорных точек маневра желаемой конфигурации определяется заблаговременно моделированием движения БПЛА с учетом ограничений на управляющие параметры. Координаты опорных точек Mj(
Figure 00000001
, hj, zj), (j=1, …, N), удовлетворяющих ограничениям, фиксируются в условной, не привязанной к местности прямоугольной системе координат
Figure 00000002
(Таблица 1) с соответствующим масштабированием осей и хранятся в базе данных (БД).
5. В процессе подготовки БПЛА к полёту из БД выбирается нужный маневр на КУ, а условные координаты опорных точек маневра
Figure 00000003
, hj, zj преобразуются в геодезические координаты Bj, Lj, Hj и включаются в состав данных ПЗ БПЛА. При подготовке конкретного полёта БПЛА в его ПЗ помимо координат опорных точек выбранного варианта маневра на КУ также вносятся геодезические координаты конечной точки полёта БПЛА -Ц(ВЦ, LЦ, НЦ) - и азимут оси
Figure 00000004
определяющий ориентацию системы координат
Figure 00000005
в пространстве при совмещении точки Оу с точкой Ц и оси Oyh с вертикальной осью ЦуN нордовой системы координат ЦxNyNzN.
Figure 00000006
Отметим, что в Таблице 1 первые опорные точки всех маневров М1 имеют стандартные, одинаковые для всех, условные координаты. При формировании МУ любой траектории БПЛА их последние точки
Figure 00000007
определяются также на стандартном расстоянии от цели, равном значению координаты
Figure 00000008
опорных точек КУ М1. Это позволит упростить задачу сопряжения КУ с МУ.
Реализуемость поворотов БПЛА с допустимыми значениями управляющих параметров при наведении с одной опорной точки КУ на другую обеспечивается при формировании конфигураций маневров еще на предварительном этапе - этапе разработки баллистического обеспечения БПЛА. Но сопряжение КУ с МУ должно осуществляться в процессе предстартовой подготовки по-разному, т.е. при различных углах поворота БПЛА в точке сопряжения.
Недостатком способа формирования ПЗ БПЛА, описанного в аналоге, является то, что не определен способ сопряжения МУ и КУ, что может привести к срыву наведения БПЛА на вторую опорную точку КУ из-за слишком большого угла β между сопрягаемыми звеньями МУ и КУ траектории БПЛА. На Фигуре 1 схематично (в плане) изображена ситуация, при которой угол β между направлением скорости БПЛА в точке сопряжения двух участков траектории и направлением на следующую опорную точку М2 КУ оказался больше допустимого (зависимость угла от скорости V вида
Figure 00000009
определяется заблаговременно) и таким, что разворот БПЛА с максимально допустимыми управляющими параметрами приводит к срыву наведения БПЛА.
Безусловно, на этапе контроля реализуемости ПЗ методом математического моделирования полёта – это некорректное сопряжение КУ с МУ будет обнаружено, но потребуется дополнительное время на замену маневра и новую проверку реализуемости ПЗ БПЛА.
Задачей изобретения является предложение способа сопряжения любых КУ с МУ с заведомо допустимыми углами β.
Технический результат достигается тем, что условные координаты опорных точек маневра преобразуют в систему прямоугольных геоцентрических координат с использованием геодезических координат цели и последней опорной точки маршевого участка траектории БПЛА; полученные координаты опорных точек маневра включают в состав данных полётного задания БПЛА; к заданной совокупности опорных точек любого маневра в условной системе координат заблаговременно добавляют еще одну опорную точку в вертикальной координатной плоскости на удалении от точки, считавшейся первой, достаточном для разворота БПЛА с максимальной скоростью в направлении на вторую опорную точку маневра; последнюю опорную точку маршевого участка траектории БПЛА задают на расстоянии от цели, равном расстоянию первой точки маневра БПЛА от начала условной системы координат.
Сущность изобретения поясняется приведенным ниже описанием и Фигурами 2 и 3.
Суть предлагаемого способа корректного включения в ПЗ БПЛА заблаговременно сформированного маневра беспилотного планирующего летательного аппарата та же, что и в ближайшем аналоге, только первую опорную точку маневра на конечном участке совмещают с последней опорной точкой маршевого участка траектории БПЛА, к заданной совокупности опорных точек маневра в условной системе координат добавляют еще одну опорную точку, а последнюю опорную точку маршевого участка траектории БПЛА задают на расстоянии от цели, равном расстоянию первой точки маневра БПЛА от начала условной системы координат.
Последовательность включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата включает в себя следующие операции.
1. Первая опорная точка маневра на КУ совмещается с последней опорной точкой МУ траектории БПЛА.
2. К совокупности опорных точек всех маневров БПЛА на КУ в качестве первой точки маневра добавляется еще одна опорная точка в плоскости
Figure 00000010
условной системы координат
Figure 00000011
на стандартном удалении от точки Оу, равном
Figure 00000012
Величина
Figure 00000013
определяется при моделировании на ЭВМ движения БПЛА на участке подхода к последней опорной точке МУ с направления, заданного углом
Figure 00000014
по отношению к требуемому направлению дальнейшего движения (Фиг. 2). Величина
Figure 00000015
определяется как расстояние, на котором траектория БПЛА развернется в требуемое направление на опорную точку М2 при соблюдении ограничений на управляющие параметры.
3. Ранее установленное расстояние
Figure 00000016
последней опорной точки МУ
Figure 00000017
от цели увеличивается на величину
Figure 00000018
(Фиг. 3).
На Фигуре 3 отображено корректное сопряжение КУ с МУ в добавленной опорной точке, ставшей первой точкой любого маневра БПЛА, содержащегося в БД. Сопряжение МУ с КУ в дополнительной точке автоматически приводит к поворотам траектории БПЛА с допустимыми значениями углов
Figure 00000019
При формировании ПЗ БПЛА преобразование условных координат опорных точек КУ в геодезические координаты осуществляется по алгоритму, который включает привязку условной системы координат
Figure 00000020
к местности. Привязка системы координат
Figure 00000021
к местности одновременно является сопряжением конечного участка траектории БПЛА с маршевым участком и осуществляется следующим образом.
1. Начало системы координат
Figure 00000022
- точка Оу - совмещается с целью (точкой Ц) и приобретает ее геодезические координаты Вц, Lц, Нц (в Таблице 1 – это опорные точки М6 всех маневров). Точке
Figure 00000023
сообщаются координаты конечной точки маршевого участка траектории БПЛА:
Figure 00000024
,
Figure 00000025
,
Figure 00000026
. Высота Нк точки
Figure 00000027
и ее расстояние от цели при формировании любых МУ траекторий БПЛА - величины стандартные. В результате вместо системы координат
Figure 00000028
имеем систему
Figure 00000029
две точки в которой привязаны к местности, а остальные точки -
Figure 00000030
- имеют в ней условные координаты
Figure 00000031
, hj, zj.
2. Привязка остальных опорных точек КУ к местности осуществляется в форме преобразования их условных координат в относительную геоцентрическую гринвичскую прямоугольную систему координат Oξηζ по формуле:
Figure 00000032
где
Figure 00000033
где
Figure 00000034
- матрица направляющих косинусов, связывающая систему координат Oξηζ, с прямоугольной нордовой системой ЦxNyNzN с началом в точке Ц:
Figure 00000035
Figure 00000036
- матрица направляющих косинусов, связывающая систему координат
Figure 00000037
с нордовой системой ЦxNyNzN:
Figure 00000038
где
Figure 00000039
- азимут оси
Figure 00000040
системы координат
Figure 00000041
который можно определить из скалярного произведения векторов
Figure 00000042
и
Figure 00000043
- ортов первых осей систем координат
Figure 00000044
и ЦxNyNzN соответственно:
Figure 00000045
где (см. 1-ю строку матрицы (3))
Figure 00000046
Орт
Figure 00000047
может быть определен как единичный вектор
Figure 00000048
в направлении от точки Ц к точке
Figure 00000049
на оси
Figure 00000050
являющейся проекцией точки М1 на эту ось. Ее координаты в системе координат Oξηζ определяются так же, как и координаты точки Ц (см. (2)), только ее высота
Figure 00000051
будет другой - она равна высоте точки Ц, увеличенной на влияние кривизны поверхности Земли на расстоянии
Figure 00000052
от точки Ц:
Figure 00000053
Figure 00000054
Figure 00000055
где
Figure 00000056
Небольшая погрешность учета кривизны поверхности Земли на решение задачи сопряжения МУ и КУ не влияет.
3. После того как по формуле (1) будут определены координаты всех опорных точек КУ в системе координат Oξηζ, их геодезические координаты определяются по формулам:
Figure 00000057
Figure 00000058
Figure 00000059
Полученные координаты опорных точек МУ вводятся в ПЗ БПЛА, дополняя совокупность опорных точек МУ траектории БПЛА.
Перевод прямоугольных координат опорных точек из системы Oξηζ в геодезическую систему не требуется для работы системы наведения БПЛА, но может использоваться для отображения следа траектории на картах местности.
В качестве примера корректного задания заблаговременно сформированных маневров БПЛА в Таблице 2 представлены те же маневры, что и в Таблице 1, но с добавлением в каждом из них на одинаковых расстояниях еще одной опорной точки в качестве начальных точек маневров.
Figure 00000060

Claims (1)

  1. Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата (БПЛА) состоит в том, что условные координаты опорных точек маневра преобразуют в систему прямоугольных геоцентрических координат с использованием геодезических координат цели и последней опорной точки маршевого участка траектории БПЛА; полученные координаты опорных точек маневра включают в состав данных полётного задания БПЛА, отличающийся тем, что к заданной совокупности опорных точек любого маневра в условной системе координат заблаговременно добавляют еще одну опорную точку в вертикальной координатной плоскости на удалении от точки, считавшейся первой, достаточном для разворота БПЛА с максимальной скоростью в направлении на вторую опорную точку маневра; последнюю опорную точку маршевого участка траектории БПЛА задают на расстоянии от цели, равном расстоянию первой точки маневра БПЛА от начала условной системы координат.
RU2020140528A 2020-12-09 2020-12-09 Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата RU2756964C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140528A RU2756964C1 (ru) 2020-12-09 2020-12-09 Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140528A RU2756964C1 (ru) 2020-12-09 2020-12-09 Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756964C1 true RU2756964C1 (ru) 2021-10-07

Family

ID=78000300

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140528A RU2756964C1 (ru) 2020-12-09 2020-12-09 Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756964C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006033347A1 (de) * 2006-07-19 2008-01-31 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Ermittlung optimierter Bewegungsbahnen von Fahrzeugen
RU2571567C2 (ru) * 2013-11-14 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ управления движением аэробаллистического летательного аппарата по заданной пространственной траектории
US20160104382A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-14 The Boeing Company Method for creating and choosing a determinate piloting strategy for an aircraft
RU2681836C1 (ru) * 2018-02-13 2019-03-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ определения пространственных координат и углового положения удаленного объекта
RU2708412C1 (ru) * 2019-03-22 2019-12-06 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Способ управления беспилотным планирующим летательным аппаратом на траекториях с изменениями направлений движения в заданных опорных точках

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006033347A1 (de) * 2006-07-19 2008-01-31 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Ermittlung optimierter Bewegungsbahnen von Fahrzeugen
RU2571567C2 (ru) * 2013-11-14 2015-12-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ управления движением аэробаллистического летательного аппарата по заданной пространственной траектории
US20160104382A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-14 The Boeing Company Method for creating and choosing a determinate piloting strategy for an aircraft
RU2681836C1 (ru) * 2018-02-13 2019-03-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) Способ определения пространственных координат и углового положения удаленного объекта
RU2708412C1 (ru) * 2019-03-22 2019-12-06 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Способ управления беспилотным планирующим летательным аппаратом на траекториях с изменениями направлений движения в заданных опорных точках

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107966156B (zh) 一种适用于运载火箭垂直回收段的制导律设计方法
US8639397B2 (en) Computation-time-optimized route planning for aircraft
US6529821B2 (en) Route planner with area avoidance capability
US6244536B1 (en) Air to air homing missile guidance
US8401790B2 (en) Computing-time-efficient route determination along several preset path points with given connecting routes in-between
US8038062B2 (en) Methods and apparatus for path planning for guided munitions
US11126201B2 (en) Image sensor based autonomous landing
Kumar et al. Radar-assisted collision avoidance/guidance strategy for planar flight
RU2756964C1 (ru) Способ включения заблаговременно сформированного маневра в полётное задание беспилотного планирующего летательного аппарата
RU2554568C2 (ru) Способ формирования маневров произвольной конфигурации на конечном участке траектории планирующего беспилотного летательного аппарата
CN113093801B (zh) 一种多无人机协同编队的航路文件制作方法
RU2654238C1 (ru) Способ управления беспилотным планирующим летательным аппаратом
Modali et al. Sliding mode-based guidance for UAV landing on a stationary or moving ground vehicle
CN111026139A (zh) 一种基于飞行轨迹的三维模型姿态调整控制方法
RU2661269C2 (ru) Способ траекторного управления беспилотным летательным аппаратом для облета городской застройки в вертикальной плоскости
Khuralay et al. Computer simulation of intelligent control systems for high-precision cruise missiles
CN114610057A (zh) 一种高马赫飞行器机动突防策略设计方法
RU2231478C1 (ru) Многофункциональный самолет
CN114935277A (zh) 一种滑翔增程制导炮弹理想弹道的在线规划方法
Machi Navy Evaluates Man-Machine Pairing with New Fire Scout
CN110979716A (zh) 一种舰载垂直起降侦查校射无人机姿态舰机协同导引方法
RU2571845C1 (ru) Способ траекторного управления беспилотным летательным аппаратом для облета рельефа местности в вертикальной плоскости
Grumondz et al. Algorithms of constructing the regions of initial states for unmanned winged gliders
Verba Methods for aircraft guidance with changes in control priorities
CN114167890B (zh) 一种无人飞行装置智能避障方法

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20220314