CN102799187A - 一种无人直升机喷施断点接续方法 - Google Patents

一种无人直升机喷施断点接续方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于飞行控制技术，涉及对无人直升机喷施作业中喷施断点接续方法的改进。其特征在于，喷施断点的接续步骤如下：当喷施断点D位于喷施航迹上时计算出接续点D’的位置；当喷施断点D位于航迹终点范围内时，以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点D’；当喷施断点D位于航迹起点范围内时，以该规划航迹起点作为喷施航迹接续点D’。本发明提出了一种无人直升机喷施断点接续方法，减小了接续误差，提高了喷施质量和效率。

Description

一种无人直升机喷施断点接续方法
技术领域
本发明属于飞行控制技术，涉及对无人直升机喷施作业中喷施断点接续方法的改进。
背景技术
在利用无人直升机进行喷施作业时，常常由于油料或者药物用完或者出现故障导致喷施中断，需要待返场补充物料或者排除故障后继续进行喷施作业。这样就出现一个喷施断点的接续问题。目前的接续方法是：依靠地面操作人员采用目视方式确定无人直升机飞行断点处的地标，以该地标作为飞机接续点的位置，其缺点是：第一、接续误差大，容易造成漏喷或重喷，影响喷施质量。第二、由于目测误差大，需要的进入次数多，效率低。
发明内容
本发明的目的是：提出一种无人直升机喷施断点接续方法，以减小接续误差，提高喷施质量和效率。
本发明的技术方案是：一种无人直升机喷施断点接续方法，无人直升机的规划喷施航迹由一组平行的直线航迹P1～Pn组成，相邻的航迹上无人直升机的飞行方向相反，令第一航迹P1的起点为P1a，终点为P1b，以此类推，第n航迹Pn的起点为Pna，终点为Pnb，从单数航迹的终点到双数航迹的起点的航迹以及从双数航迹的终点到单数航迹的起点的航迹均为转向航迹，无人直升机在喷施航迹上实施喷施作业，在转向航迹上停止喷施作业；其特征在于，喷施断点的接续步骤如下：
1、当喷施断点D位于喷施航迹上时，接续步骤为：
1.1、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：接续点D’定义为：某实际喷施航迹上的喷施断点D在所对应的规划喷施航迹上的映射点，以该映射点作为飞机喷施航迹的接续点，接续点D’位置的确定方法如下：
1.1.1、记录喷施断点D的信息：利用上的GPS装置记录飞机的喷施断点D的位置信息，包括经度、纬度和高度以及无人直升机当前飞行的航迹号Pi，i=1,2,……n；
1.1.2、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：
由喷施断点D向规划喷施航迹Pi做垂线，交点为D’，令该规划喷施航迹的起点Pia到喷施断点D的距离为d1,该规划喷施航迹的终点Pi b到喷施断点D的距离为d2,该规划喷施航迹Pi的长度为d,则接续点D’的位置计算如下：
LD’=d1*(d12+d2-d22)*(LPib-LPia)/2*d1*d2+LPia;………………………(1)
BD’=d1*(d12+d2-d22)*(BPib-BPia)/2*d1*d2+BPia;………………………(2)
HD’=HD;…………………………………………………………………(3)
式中，LD’、BD’、HD’分别为接续点D’的经度、纬度和高度；LPia、BPia分别为规划喷施航迹的起点Pia的经度和纬度；LPib、BPib分别为规划喷施航迹的终点Pib的经度和纬度；HD为喷施断点D的高度；
2、当喷施断点D位于除第一航迹的起点P1a和第n航迹的终点Pnb外的航迹终点或者航迹起点范围内时，接续步骤为：
2.1、确定航迹终点和航迹起点的范围：航迹终点和航迹起点的范围定义为：以该实际航迹所对应的规划航迹终点或者航迹起点为圆心，以r为半径的圆形区域范围，r=0.2m～1.0m；
2.2、确定接续点D’：
2.2.1、若喷施断点D位于规划航迹终点范围内时，则以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点D’；
2.2.2、若喷施断点D位于规划航迹起点范围内时，则以该规划航迹起点作为喷施航迹接续点D’；
3、当在转向航迹上出现航迹断点E时，以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点E’。
本发明的优点是：提出了一种无人直升机喷施断点接续方法，减小了接续误差，提高了喷施质量和效率。
附图说明
图1是无人直升机喷施作业时规划航迹的示意图。
图2是在喷施作业时出现喷施断点的示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种无人直升机喷施断点接续方法，无人直升机的规划喷施航迹由一组平行的直线航迹P1～Pn组成，相邻的航迹上无人直升机的飞行方向相反，令第一航迹P1的起点为P1a，终点为P1b，以此类推，第n航迹Pn的起点为Pna，终点为Pnb，从单数航迹的终点到双数航迹的起点的航迹以及从双数航迹的终点到单数航迹的起点的航迹均为转向航迹，无人直升机在喷施航迹上实施喷施作业，在转向航迹上停止喷施作业；其特征在于，喷施断点的接续步骤如下：
1、当喷施断点D位于喷施航迹上时，接续步骤为：
1.1、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：接续点D’定义为：某实际喷施航迹上的喷施断点D在所对应的规划喷施航迹上的映射点，以该映射点作为飞机喷施航迹的接续点，接续点D’位置的确定方法如下：
1.1.1、记录喷施断点D的信息：利用无人直升机上的GPS装置记录飞机的喷施断点D的位置信息，包括经度、纬度和高度以及无人直升机当前飞行的航迹号Pi，i=1,2,……n；
1.1.2、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：
由喷施断点D向规划喷施航迹Pi做垂线，交点为D’，令该规划喷施航迹的起点Pia到喷施断点D的距离为d1,该规划喷施航迹的终点Pib到喷施断点D的距离为d2,该规划喷施航迹Pi的长度为d,则接续点D’的位置计算如下：
LD’=d1*(d12+d2-d22)*(LPib-LPia)/2*d1*d2+LPia;…………………………(1)
BD’=d1*(d12+d2-d22)*(BPib-BPia)/2*d1*d2+BPia;…………………………(2)
HD’=HD;……………………………………………………………………(3)
式中，LD’、BD’、HD’分别为接续点D’的经度、纬度和高度；LPia、BPia分别为规划喷施航迹的起点Pia的经度和纬度；LPib、BPib分别为规划喷施航迹的终点Pib的经度和纬度；HD为喷施断点D的高度；
2、当喷施断点D位于除第一航迹的起点P1a和第n航迹的终点Pnb外的航迹终点或者航迹起点范围内时，接续步骤为：
2.1、确定航迹终点和航迹起点的范围：航迹终点和航迹起点的范围定义为：以该实际航迹所对应的规划航迹终点或者航迹起点为圆心，以r为半径的圆形区域范围，r=0.2m～1.0m；
2.2、确定接续点D’：
2.2.1、若喷施断点D位于规划航迹终点范围内时，则以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点D’；
2.2.2、若喷施断点D位于规划航迹起点范围内时，则以该规划航迹起点作为喷施航迹接续点D’；
3、当在转向航迹上出现航迹断点E时，以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点E’。
本发明的工作原理是：利用无人直升机上的GPS装置记录飞机喷施断点的位置信息，根据喷施断点的不同情况分别对接续点进行处理，得到合理且有效的接续点，整个过程完全由地面控制站和飞控计算机完成，保证飞行过程中接续点的高精度，以及喷施作业的高质量和高效率。
实施例
假设有某规划喷施航迹为：
LP1a=108.69261482,BP1a=34.01126840,HPla=395.195m;
LP1b=108.69321906,BP1b=34.01418641,HP1b=390.953m;
LP2a=108.69305871,BP2a=34.01416840,HP2a=394.356m;
LP2b=108.69245494,BP2b=34.01128667,HP2b=393.711m;
LP3a=108.69222929,BP3a=34.011330533,HP3a=395.106m,……
r=0.8m；
1）当喷施断点D位于喷施航迹上时；
当无人直升机沿第二航迹P2喷施作业时，在喷施断点D药物耗尽，需要返场进行药物补给，此时，利用GPS装置记录D点的位置信息为：
LD=108.69295682,BD=34.01356760,HD=393.985m;
喷施断点D与第二航迹P2的起点P2a的距离d1=71.2110m,喷施断点D与第二航迹P2的终点P2b的距离d2=257.2722m，第二航迹P2的长度d=328.4205m,采用公式（1）、（2）和（3）可知喷施接续点D’的位置信息为：
LD’=108.69292765,BD’=34.01356840,HD’=393.985m；
2）当喷施断点D位于喷施航迹起点范围内时；
当无人直升机在喷施断点D出现某故障，需要返场排故，此时，利用GPS装置记录D点的位置信息为：
LD=108.69313980,BD=34.01416840,HD=394.680m;
喷施断点D与第二航迹P2的起点P2a的距离d1=0.5831m,由于d1<r,得到接续点D’的位置信息为：
LD’=108.69305871,BD’=34.01416840,HD’=394.680m;
3）当喷施断点D位于喷施航迹终点范围内时；
当无人直升机在喷施断点D油料耗尽，需要返场进行油料补给，此时，利用GPS装置记录D点的位置信息为：
LD=108.69245051,BD=34.01129156,HD=394.010m;
喷施断点D与第二航迹P2的终点P2b的距离d2=0.5831m,由于d2<r,得到接续点D’的位置信息为：
LD’=108.69229288,BD’=34.01130533,HD’=394.010m；
4）当航迹断点E位于转向航迹上时；
当无人直升机在航迹断点E出现某故障，需要返场排故，此时，利用GPS装置记录E点的位置信息为：
Le=108.69238874,Be=34.01128788,He=395.264m;
航迹断点E与第二航迹P2的终点P2a的距离s 1=5.0m,航迹断点E与第三航迹P3的起点P3a的距离s2=9.1m,由于s1>r,s 2>r,得到接续点E’的位置信息为：
Le’=108.69229288,Be’=34.01130533,He’=395.264m。

Claims (1)

1.一种无人直升机喷施断点接续方法，无人直升机的规划喷施航迹由一组平行的直线航迹P1～Pn组成，相邻的航迹上无人直升机的飞行方向相反，令第一航迹P1的起点为P1a，终点为P1b，以此类推，第n航迹Pn的起点为Pna，终点为Pnb，从单数航迹的终点到双数航迹的起点的航迹以及从双数航迹的终点到单数航迹的起点的航迹均为转向航迹，无人直升机在喷施航迹上实施喷施作业，在转向航迹上停止喷施作业；其特征在于，喷施断点的接续步骤如下：
1.1、当喷施断点D位于喷施航迹上时，接续步骤为：
1.1.1、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：接续点D’定义为：某实际喷施航迹上的喷施断点D在所对应的规划喷施航迹上的映射点，以该映射点作为飞机喷施航迹的接续点，接续点D’位置的确定方法如下：
1.1.1.1、记录喷施断点D的信息：利用上的GPS装置记录飞机的喷施断点D的位置信息，包括经度、纬度和高度以及无人直升机当前飞行的航迹号Pi，i=1,2,……n；
1.1.1.2、确定接续点D’在规划喷施航迹上的位置：
由喷施断点D向规划喷施航迹Pi做垂线，交点为D’，令该规划喷施航迹的起点Pia到喷施断点D的距离为d1,该规划喷施航迹的终点Pib到喷施断点D的距离为d2,该规划喷施航迹Pi的长度为d,则接续点D’的位置计算如下：
LD’=d1*(d12+d2-d22)*(LPib-LPia)/2*d1*d2+LPia；………………………(1)
BD’=d1*(d12+d2-d22)*(BPib-BPia)/2*d1*d2+BPia；………………………(2)
HD’=HD;…………………………………………………………………(3)
式中，LD’、BD’、HD’分别为接续点D’的经度、纬度和高度；LPia、BPia分别为规划喷施航迹的起点Pia的经度和纬度；LPib、BPib分别为规划喷施航迹的终点Pib的经度和纬度；HD为喷施断点D的高度；
1.2、当喷施断点D位于除第一航迹的起点P1a和第n航迹的终点Pnb外的航迹终点或者航迹起点范围内时，接续步骤为：
1.2.1、确定航迹终点和航迹起点的范围：航迹终点和航迹起点的范围定义为：以该实际航迹所对应的规划航迹终点或者航迹起点为圆心，以r为半径的圆形区域范围，r=0.2m～1.0m；
1.2.2、确定接续点D’：
1.2.2.1、若喷施断点D位于规划航迹终点范围内时，则以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点D’；
1.2.2.2、若喷施断点D位于规划航迹起点范围内时，则以该规划航迹起点作为喷施航迹接续点D’；
1.3、当在转向航迹上出现航迹断点E时，以下一条规划喷施航迹的起点作为喷施航迹接续点E’。
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