CN110908405A - 一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法 - Google Patents

一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法 Download PDF

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CN110908405A CN201911305876.6A CN201911305876A CN110908405A CN 110908405 A CN110908405 A CN 110908405A CN 201911305876 A CN201911305876 A CN 201911305876A CN 110908405 A CN110908405 A CN 110908405A
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Abstract

本发明涉及一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，用于控制固定翼无人机以某一预定空间坐标点为圆心,按照固定的半径进行圆形轨迹的跟踪飞行。本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法如下：（1）、固定翼无人机起飞；（2）、根据任务需求，提供同心圆飞行任务所需的同心圆坐标和半径，同心圆坐标和半径可根据飞行参数自动计算获取，也可根据需求预先规划注入；（3）、选择进入同心圆飞行模式；（4）、进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；（5）、完成同心圆飞行任务后，退出同心圆飞行模式；（6）、固定翼无人机降落。同心圆飞行为固定翼无人机进行圆心和半径保持不变的圆形轨迹飞行。

Description

一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法
技术领域
本发明涉及一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，用于控制固定翼无人机以某一预定空间坐标点为圆心，按照固定的半径进行圆形轨迹的跟踪飞行。
背景技术
在各种军事活动中，固定翼无人机得到了广泛的应用,可模拟敌方空中作战飞机和巡航导弹的目标特性，可搭载任务设备实现对目标的观察和监视等。为了检验空空导弹对敌方目标逃逸时的跟踪和捕捉能力，为了实现固定翼无人机对某一点进行连续的观察和监视能力,需要固定翼无人机进行持续的固定圆心和半径的圆形轨迹飞行。但受外界风等干扰的影响，固定翼无人机的盘旋轨迹往往为螺旋型，不能实现同心圆的圆形飞行轨迹；这样应用于目标模拟时无法完全模拟蓝方目标逃逸特性，应用于观察和监视时会跟丢目标，所以为了实现固定翼无人机连续多圈的同心圆飞行，需要有一种新的飞控方法来实现。
发明内容
本发明有鉴于此，提供了一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，用于实现固定翼无人机圆形轨迹稳定跟踪飞行。
其具有操作简单，控制灵活，圆形轨迹跟踪误差小，抗干扰能力强和可靠性高的特点；在半物理仿真及某型亚音速固定翼无人机实际飞行中得到充分验证，可确保固定翼无人机的飞行安全，实际使用价值高。
本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法如下：
（1）、固定翼无人机起飞；
（2）、根据任务需求，提供同心圆飞行任务所需的同心圆坐标和半径，同心圆坐标和半径可根据飞行参数自动计算获取，也可根据需求预先规划注入；
（3）、选择进入同心圆飞行模式；
（4）、进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
（5）、完成同心圆飞行任务后，退出同心圆飞行模式；
（6）、固定翼无人机降落。
同心圆飞行为固定翼无人机进行圆心和半径保持不变的圆形轨迹飞行。
固定翼无人机飞行过程中，接收到地面同心圆遥调指令或者到达指定航点后进行同心圆飞行，同心圆的圆心及半径为固定翼无人机自动计算或者地面遥调精细设置，同心圆飞行控制为姿态闭环（姿态保持与控制）、高度闭环（高度保持与控制）、航向闭环（航向角保持与控制）和侧偏距闭环（轨迹保持与控制）的综合飞行控制：
步骤（2）中固定翼无人机自动计算同心圆飞行参数，计算同心圆飞行参数方法如下：
首先根据当前航速和滚转角求出同心圆半径，然后根据半径和固定翼无人机当前位置求出同心圆圆心高斯坐标；
Figure 90786DEST_PATH_IMAGE001
其中：r为同心圆半径；g= 9.8m/s²；V为航速；
Figure 693412DEST_PATH_IMAGE002
为滚转角；
固定翼无人机高斯坐标系下的当前位置信息（
Figure 410833DEST_PATH_IMAGE003
），则圆心高斯坐标为（
Figure 806042DEST_PATH_IMAGE004
）：
Figure 620414DEST_PATH_IMAGE005
（左同心圆圆心）
或者：
Figure 629827DEST_PATH_IMAGE006
（右同心圆圆心）
其中：
Figure 896861DEST_PATH_IMAGE007
为航向角。
步骤（2）中，固定翼无人机同心圆飞行预先规划参数的方法如下：
在固定翼无人机的飞控器中预先存入相应的任务航线，航线中设置同心圆自动执行点。固定翼无人机飞行过程中，到达指定同心圆任务执行航点时可自动进行同心圆飞行。自动同心圆飞行需地面遥调设置同心圆参数（同心圆圆心、半径和属性（1为左同心圆，0为右同心圆）。
步骤（3）中的同心圆飞行模式为到点执行或提前执行，并确定绕圈方向是选择左同心圆还是右同心圆；
到点执行模式为到达指定任务点后固定翼无人机立即执行同心圆飞行动作，固定翼无人机使用到点执行模式，由于飞行惯性的存在，其初始段飞行轨迹位于实际的同心圆飞行轨迹***，不会进入到同心圆的轨迹内，能够有效避免进入目标点防空武器的射程内，保证了固定翼无人机的生存率。
提前执行模式为固定翼无人机在到达任务点之前进行同心圆动作，固定翼无人机在进入时初始的飞行轨迹切入同心圆内，能够快速转入同心圆飞行状态，更快的实现目标特性模拟和建立连续观察监视状态。
固定翼无人机提前进入任务点的距离与无人机当时的飞行速度和圆形轨迹半径有关，飞控器自动解算最优距离进入。
步骤（4）中，进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
同心圆圆心和半径确定后，根据固定翼无人机当前位置、同心圆圆心位置和半径得到设定航向和侧偏距（固定翼无人机到圆心距离与半径的差值），根据航向差和侧偏距，经过相应的控制计算得到滚转给定角，然后通过姿态闭环、高度闭环、航向闭环和侧偏距闭环的综合飞行控制方法来控制固定翼无人机进行同心圆飞行。
其中：
Figure 33444DEST_PATH_IMAGE008
：机体坐标系，
Figure 702323DEST_PATH_IMAGE009
：地面坐标系。
同心圆飞行阶段控制律如下：
Figure 384102DEST_PATH_IMAGE010
其中：
Figure 138431DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 813126DEST_PATH_IMAGE012
分别为副翼舵偏角，升降舵偏角。
Figure 336512DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 766356DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 194932DEST_PATH_IMAGE015
分别为靶机设定滚转角、设定俯仰角、设定航向角。
Figure 470056DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 113527DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 386376DEST_PATH_IMAGE018
分别为靶机滚转角、俯仰角、航向角。
Figure 115298DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 194112DEST_PATH_IMAGE020
分别靶机滚转角速率、俯仰角速率。
Figure 383435DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 155082DEST_PATH_IMAGE022
分别为侧偏距差、高度差。
Figure 43403DEST_PATH_IMAGE023
：俯仰角到升降舵比例系数；
Figure 112859DEST_PATH_IMAGE024
：俯仰角速率到升降舵比例系数；
Figure 465343DEST_PATH_IMAGE025
：高度到升降舵比例系数。
Figure 407891DEST_PATH_IMAGE026
：滚转角到副翼舵比例系数；
Figure 783509DEST_PATH_IMAGE027
：滚转角速率到副翼舵比例系数；
Figure 204126DEST_PATH_IMAGE028
：航向到副翼舵比例系数，
Figure 365111DEST_PATH_IMAGE029
：侧偏距到副翼舵比例系数。
Figure 478561DEST_PATH_IMAGE030
：高度到升降舵积分系数；
Figure 403791DEST_PATH_IMAGE031
：侧偏距到副翼舵积分系数。
固定翼无人机进行同心圆飞行时，滚转通道的航向和侧偏距
Figure 565783DEST_PATH_IMAGE032
变化控制量可以根据控制律耦合到滚转给定角的控制量。
根据当前航速和半径可求出初始给定滚转角
Figure 627279DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 911630DEST_PATH_IMAGE034
固定翼无人机当前位置与圆心的高斯坐标差（
Figure 511108DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 539107DEST_PATH_IMAGE036
）：
Figure 658372DEST_PATH_IMAGE037
由此可得到固定翼无人机当前位置到圆心的距离L：
Figure 848045DEST_PATH_IMAGE038
则设定航向角为
Figure 747868DEST_PATH_IMAGE039
：
Figure 999465DEST_PATH_IMAGE040
固定翼无人机侧偏距
Figure 301133DEST_PATH_IMAGE041
：
Figure 661707DEST_PATH_IMAGE042
根据侧偏距和航向差求出滚转角修正量
Figure 986509DEST_PATH_IMAGE043
：
Figure 356311DEST_PATH_IMAGE044
则最终的滚转给定角为
Figure 246906DEST_PATH_IMAGE045
：
Figure 230912DEST_PATH_IMAGE046
其中：r：同心圆半径；g=9.8m/s²；
Figure 839747DEST_PATH_IMAGE047
：航速；
Figure 950923DEST_PATH_IMAGE048
：航向到滚转角比例系数；
Figure 961604DEST_PATH_IMAGE049
：侧偏距到航向比例系数，
Figure 929560DEST_PATH_IMAGE050
：侧偏距积分到航向积分系数。
由此可推出最终的同心圆飞行控制律为：
Figure 714108DEST_PATH_IMAGE051
靶机同心圆飞行时，俯仰通道的姿态闭环和高度闭环保证靶机的俯仰通道的稳定性和精确性，靶机横滚通道的姿态闭环、航向闭环和侧偏距闭环保证靶机滚转通道的稳定性和精确性，两者结合共同来保证靶机同心圆飞行的稳定性和精确性。
步骤（5），同心圆飞行退出
固定翼无人机同心圆飞行为手动退出或自动退出。
固定翼无人机同心圆飞行过程中，如果收到左同心圆或右同心圆遥调开关指令，能够随时退出同心圆飞行。
固定翼无人机同心圆飞行过程中如果没有手动退出，则达到设定圈数后会自动退出同心圆飞行，恢复到原来模态继续飞行。
本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法中的固定翼无人机在飞行时，还具有同心圆飞行的保护措施，保护措施如下：
固定翼无人机飞行过程中，如果速度低于安全速度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态。
固定翼无人机飞行过程中，如果滚转角大于安全角度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态。
所述的安全速度为不低于110米/秒。
所述的安全角度为不大于80度。
本发明的有益效果是：本发明能实现固定翼无人机半径和圆心不变的圆形轨迹跟踪飞行，该方案操作简单，控制灵活，圆形轨迹跟踪误差小，抗干扰能力强，可靠性高，可确保固定翼无人机的飞行安全，可满足不同用户提出的固定翼无人机同心圆飞行需求，实际使用价值高。
附图说明
图1为本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法的工作流程示意图。
图2为本发明手动控制同心圆飞行绕圈方向时的选择界面示意图。
图3为本发明中固定翼无人机自动规划含同心圆任务航线时的界面示意图。
图4为本发明中固定翼无人机在设置同心圆飞行参数时的界面示意图。
图5为本发明利用的固定翼无人机在进行同心圆飞行时的姿态参数示意图。
图6为本发明中固定翼无人机进行保护措施时，输入受限飞行参数的界面示意图。
图7为本发明中固定翼无人机在进行仿真到点执行模式时飞行轨迹示意图。
图8为本发明中固定翼无人机在进行仿真提前执行模式时飞行轨迹示意图。
图9为本发明中固定翼无人机真实飞行到点执行模式时飞行轨迹示意图。
图10为本发明中固定翼无人机同心圆飞行时纵向控制结构示意图。
图11为本发明中固定翼无人机同心圆飞行时横侧向控制结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明：
参照附图1-11，本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法如下：
（1）、固定翼无人机起飞；
（2）、根据任务需求，提供同心圆飞行任务所需的同心圆坐标和半径，同心圆坐标和半径可根据飞行参数自动计算获取，也可根据需求预先规划注入；
（3）、选择进入同心圆飞行模式；
（4）、进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
（5）、完成同心圆飞行任务后，固定翼无人机退出；
（6）、固定翼无人机降落。
同心圆飞行为固定翼无人机进行圆心和半径保持不变的圆形轨迹飞行。
固定翼无人机飞行过程中，接收到地面同心圆遥调指令或者到达指定航点后进行同心圆飞行，同心圆的圆心及半径为固定翼无人机自动计算或者地面遥调精细设置，同心圆飞行控制为姿态闭环（姿态保持与控制）、高度闭环（高度保持与控制）、航向闭环（航向角保持与控制）和侧偏距闭环（轨迹保持与控制）的综合飞行控制,具体控制结构参照附图10和附图11：
参照附图4，步骤（2）中固定翼无人机自动计算同心圆飞行参数，计算同心圆飞行参数方法如下：
首先根据当前航速和滚转角求出同心圆半径，然后根据半径和固定翼无人机当前位置求出同心圆圆心高斯坐标；
Figure 425712DEST_PATH_IMAGE052
其中：r为同心圆半径；g= 9.8m/s²；V为航速；
Figure 290900DEST_PATH_IMAGE053
为滚转角；
固定翼无人机高斯坐标系下的当前位置信息（
Figure 367440DEST_PATH_IMAGE054
，
Figure 950868DEST_PATH_IMAGE055
），则圆心高斯坐标为（
Figure 200584DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure 372808DEST_PATH_IMAGE057
）：
Figure 682567DEST_PATH_IMAGE058
（左同心圆圆心）
或者：
Figure 690974DEST_PATH_IMAGE059
（右同心圆圆心）
其中：
Figure 744381DEST_PATH_IMAGE060
为航向角。
参照附图3，步骤（2）中，固定翼无人机同心圆飞行预先规划参数的方法如下：
在固定翼无人机的飞控器中预先存入相应的任务航线，航线中设置同心圆自动执行点。固定翼无人机飞行过程中，到达指定同心圆任务执行航点时可自动进行同心圆飞行。自动同心圆飞行需地面遥调设置同心圆参数（同心圆圆心、半径和属性（1为左同心圆，0为右同心圆）。
参照附图2，附图7-附图9，步骤（3）中的同心圆飞行模式为到点执行或提前执行，并确定绕圈方向是选择左同心圆还是右同心圆；
到点执行模式为到达指定任务点后固定翼无人机立即执行同心圆飞行动作，固定翼无人机使用到点执行模式，由于飞行惯性的存在，其初始段飞行轨迹位于实际的同心圆飞行轨迹***，不会进入到同心圆的轨迹内，能够有效避免进入目标点防空武器的射程内，保证了固定翼无人机的生存率。
提前执行模式为固定翼无人机在到达任务点之前进行同心圆动作，固定翼无人机在进入时初始的飞行轨迹切入同心圆内，能够快速转入同心圆飞行状态，更快的实现目标特性模拟和建立连续观察监视状态。
固定翼无人机提前进入任务点的距离与无人机当时的飞行速度和圆形轨迹半径有关，飞控器自动解算最优距离进入。
参照附图5，步骤（4）中，进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
同心圆圆心和半径确定后，根据固定翼无人机当前位置、同心圆圆心位置和半径得到设定航向和侧偏距（固定翼无人机到圆心距离与半径的差值），根据航向差和侧偏距，经过相应的控制计算得到滚转给定角，然后通过姿态闭环、高度闭环、航向闭环和侧偏距闭环的综合飞行控制方法来控制固定翼无人机进行同心圆飞行。
其中：
Figure 584161DEST_PATH_IMAGE061
：机体坐标系，
Figure 767885DEST_PATH_IMAGE062
：地面坐标系。
同心圆飞行阶段控制律如下：
Figure 60326DEST_PATH_IMAGE063
其中：
Figure 855106DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 549393DEST_PATH_IMAGE065
分别为副翼舵偏角，升降舵偏角。
Figure 200954DEST_PATH_IMAGE066
、
Figure 433221DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 828430DEST_PATH_IMAGE068
分别为靶机设定滚转角、设定俯仰角、设定航向角。
Figure 377223DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 402948DEST_PATH_IMAGE070
、
Figure 669982DEST_PATH_IMAGE071
分别为靶机滚转角、俯仰角、航向角。
Figure 868882DEST_PATH_IMAGE072
、
Figure 960597DEST_PATH_IMAGE073
分别靶机滚转角速率、俯仰角速率。
Figure 219540DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 911552DEST_PATH_IMAGE075
分别为侧偏距差、高度差。
Figure 648564DEST_PATH_IMAGE076
：俯仰角到升降舵比例系数；
Figure 171949DEST_PATH_IMAGE077
：俯仰角速率到升降舵比例系数；
Figure 788744DEST_PATH_IMAGE078
：高度到升降舵比例系数。
Figure 764791DEST_PATH_IMAGE079
：滚转角到副翼舵比例系数；
Figure 243176DEST_PATH_IMAGE080
：滚转角速率到副翼舵比例系数；
Figure 886647DEST_PATH_IMAGE081
：航向到副翼舵比例系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
：侧偏距到副翼舵比例系数。
Figure 907300DEST_PATH_IMAGE083
：高度到升降舵积分系数；
Figure DEST_PATH_IMAGE084
：侧偏距到副翼舵积分系数。
固定翼无人机进行同心圆飞行时，滚转通道的航向和侧偏距
Figure 573904DEST_PATH_IMAGE085
变化控制量可以根据控制律耦合到滚转给定角的控制量。
根据当前航速和半径可求出初始给定滚转角
Figure DEST_PATH_IMAGE086
：
Figure 839669DEST_PATH_IMAGE087
固定翼无人机当前位置与圆心的高斯坐标差（
Figure DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure 337647DEST_PATH_IMAGE089
）：
Figure DEST_PATH_IMAGE090
由此可得到固定翼无人机当前位置到圆心的距离L：
Figure 781398DEST_PATH_IMAGE091
则设定航向角为
Figure DEST_PATH_IMAGE092
：
Figure 686031DEST_PATH_IMAGE093
固定翼无人机侧偏距
Figure DEST_PATH_IMAGE094
：
Figure 568536DEST_PATH_IMAGE095
根据侧偏距和航向差求出滚转角修正量
Figure DEST_PATH_IMAGE096
：
Figure 858703DEST_PATH_IMAGE097
则最终的滚转给定角为
Figure DEST_PATH_IMAGE098
：
Figure 988202DEST_PATH_IMAGE099
其中：r：同心圆半径；g=9.8m/s²；V：航速；
Figure DEST_PATH_IMAGE100
：航向到滚转角比例系数；
Figure 363820DEST_PATH_IMAGE101
：侧偏距到航向比例系数。
由此可推出最终的同心圆飞行控制律为：
Figure DEST_PATH_IMAGE102
靶机同心圆飞行时，俯仰通道的姿态闭环和高度闭环保证靶机的俯仰通道的稳定性和精确性，靶机横滚通道的姿态闭环、航向闭环和侧偏距闭环保证靶机滚转通道的稳定性和精确性，两者结合共同来保证靶机同心圆飞行的稳定性和精确性。
步骤（5），同心圆飞行退出
固定翼无人机同心圆飞行为手动退出或自动退出。
固定翼无人机同心圆飞行过程中，如果收到左同心圆或右同心圆遥调开关指令，能够随时退出同心圆飞行。
固定翼无人机同心圆飞行过程中如果没有手动退出，则达到设定圈数后会自动退出同心圆飞行，恢复到原来模态继续飞行。
参照附图6，本发明一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法中的固定翼无人机在飞行时，还具有同心圆飞行的保护措施，保护措施如下：
固定翼无人机飞行过程中，如果速度低于安全速度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态。
固定翼无人机飞行过程中，如果滚转角大于安全角度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态。
所述的安全速度为不低于110米/秒。
所述的安全角度为不大于80度。
固定翼无人机飞行时，进入同心圆飞行包括以下几个步骤：
1．同心圆圆心和半径获取
固定翼无人机收到地面同心圆遥调指令后，首先判断是否有同心圆参数遥调。如果有参数遥调，则使用遥调的同心圆圆心和半径控制固定翼无人机；如果无遥调，则根据当前航速和滚转角求出同心圆半径，然后根据半径和固定翼无人机当前位置求出同心圆圆心；
自动计算圆心和半径：固定翼无人机收到同心圆指令，根据当前航速和滚转角求出同心圆半径，然后根据半径和固定翼无人机当前位置求出同心圆圆心高斯坐标；
预先规划注入圆心和半径：提前规划注入同心圆自动执行点，遥调同心圆参数（同心圆圆心：经纬度坐标；机动大小：1.5G~4.0G；半径；属性：1为左同心圆，0为右同心圆）。
2、滚转设定角获取
同心圆圆心和半径确定后，可根据固定翼无人机当前位置、同心圆圆心位置和半径得到设定航向和侧偏距（固定翼无人机到圆心距离与半径的差值），根据航向差和侧偏距计算出滚转设定角，以此来控制固定翼无人机进行同心圆飞行。
3、同心圆飞行控制
同心圆圆心和半径确定后，通过姿态闭环、高度闭环、航向闭环和侧偏距闭环的综合飞行控制方法，控制固定翼无人机进行圆形轨迹跟踪飞行。飞行过程中可随时手动退出，也可根据设定的同心圆飞行圈数自动退出。当固定翼无人机某些飞行参数超出设定的安全参数时可自动退出同心圆飞行，以确保固定翼无人机飞行安全。
4、地面仿真验证
地面进行半实物仿真验证，仿真飞行前预先设置同心圆任务执行点、执行时机（到点执行和提前执行）和同心圆轨迹的圆心、半径和属性（左/右），当固定翼无人机达到指定任务点时，自动执行圆形轨迹跟踪飞行。固定翼无人机能正常进入和退出同心圆飞行，同心圆飞行过程中固定翼无人机状态一切正常，圆形轨迹跟踪正常。
5、飞行验证
地面半实物仿真验证完毕后，进行了某型亚音速的外场同心圆试验飞行。飞行前预先设置同心圆任务执行点和执行时机（到点执行）和同心圆轨迹的圆心、半径和属性（左），当固定翼无人机达到指定任务点时，自动执行圆形轨迹跟踪飞行。试验表明固定翼无人机能正常进入和退出同心圆飞行，同心圆飞行过程中固定翼无人机状态一切正常，圆形轨迹跟踪正常。
具体飞行轨迹见附图8。
以上仅是本发明的具体步骤，对本发明的保护范围不构成任何限制；其可扩展应用于无人驾驶飞行器的飞行控制领域，包括固定翼无人机、导弹、巡飞弹等。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
本发明为详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：
（1）、固定翼无人机起飞；
（2）、根据任务需求，提供同心圆飞行任务所需的同心圆坐标和半径，同心圆坐标和半径可根据飞行参数自动计算获取，也可根据需求预先规划注入；
（3）、选择进入同心圆飞行模式；
（4）、进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
（5）、完成同心圆飞行任务后，退出同心圆飞行模式；
（6）、固定翼无人机降落；
同心圆飞行为固定翼无人机进行圆心和半径保持不变的圆形轨迹飞行。
2.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：
步骤（2）中固定翼无人机自动计算同心圆飞行参数，计算同心圆飞行参数方法如下：
首先根据当前航速和滚转角求出同心圆半径，然后根据半径和固定翼无人机当前位置求出同心圆圆心高斯坐标；
Figure 116895DEST_PATH_IMAGE001
其中：r为同心圆半径；g= 9.8m/s²；V为航速；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为滚转角；
固定翼无人机高斯坐标系下的当前位置信息（
Figure 527148DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
），则圆心高斯坐标为（
Figure 561969DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
）：
Figure 424883DEST_PATH_IMAGE007
（左同心圆圆心）
或者：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（右同心圆圆心）
其中：
Figure 337606DEST_PATH_IMAGE009
为航向角。
3.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：步骤（2）中固定翼无人机同心圆飞行预先规划参数的方法如下：
在固定翼无人机的飞控器中预先存入相应的任务航线，航线中设置同心圆自动执行点；
固定翼无人机飞行过程中，到达指定同心圆任务执行航点时可自动进行同心圆飞行；
自动同心圆飞行需地面遥调设置同心圆参数（同心圆圆心、半径和属性（1为左同心圆，0为右同心圆）。
4.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：步骤（3）中的同心圆飞行模式为到点执行或提前执行，并确定绕圈方向是选择左同心圆还是右同心圆；
到点执行模式为到达指定任务点后固定翼无人机立即执行同心圆飞行动作，固定翼无人机使用到点执行模式，由于飞行惯性的存在，其初始段飞行轨迹位于实际的同心圆飞行轨迹***，不会进入到同心圆的轨迹内，能够有效避免进入目标点防空武器的射程内，保证了固定翼无人机的生存率；
提前执行模式为固定翼无人机在到达任务点之前进行同心圆动作，固定翼无人机在进入时初始的飞行轨迹切入同心圆内，能够快速转入同心圆飞行状态，更快的实现目标特性模拟和建立连续观察监视状态。
5.根据权利要求4所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：固定翼无人机提前进入任务点的距离与无人机当时的飞行速度和圆形轨迹半径有关，飞控器自动解算最优距离进入。
6.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：步骤（4）中，进入同心圆飞行，并根据实际情况实时调整相关参数；
同心圆圆心和半径确定后，根据固定翼无人机当前位置、同心圆圆心位置和半径得到设定航向和侧偏距（固定翼无人机到圆心距离与半径的差值），根据航向差和侧偏距，经过相应的控制计算得到滚转给定角，然后通过姿态闭环、高度闭环、航向闭环和侧偏距闭环的综合飞行控制方法来控制固定翼无人机进行同心圆飞行；
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
：机体坐标系，
Figure 602366DEST_PATH_IMAGE011
：地面坐标系；
同心圆飞行阶段控制律如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中：
Figure 886716DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure DEST_PATH_IMAGE014
分别为副翼舵偏角，升降舵偏角；
Figure 486194DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 186297DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 367879DEST_PATH_IMAGE017
分别为靶机设定滚转角、设定俯仰角、设定航向角；
Figure 823131DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 426018DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 992129DEST_PATH_IMAGE020
分别为靶机滚转角、俯仰角、航向角；
Figure 28218DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 592054DEST_PATH_IMAGE022
分别靶机滚转角速率、俯仰角速率；
Figure 979173DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 270346DEST_PATH_IMAGE024
分别为侧偏距差、高度差；
Figure 426521DEST_PATH_IMAGE025
：俯仰角到升降舵比例系数；
Figure 161259DEST_PATH_IMAGE026
：俯仰角速率到升降舵比例系数；
Figure 770095DEST_PATH_IMAGE027
：高度到升降舵比例系数；
Figure 943587DEST_PATH_IMAGE028
：滚转角到副翼舵比例系数；
Figure 642684DEST_PATH_IMAGE029
：滚转角角速率到副翼舵比例系数；
Figure 610640DEST_PATH_IMAGE030
：航向到副翼舵比例系数，
Figure 706772DEST_PATH_IMAGE031
：侧偏距到副翼舵比例系数；
Figure 90480DEST_PATH_IMAGE032
：高度到升降舵积分系数；
Figure 221247DEST_PATH_IMAGE033
：侧偏距到副翼舵积分系数；
固定翼无人机进行同心圆飞行时，滚转通道的航向和侧偏距
Figure 547055DEST_PATH_IMAGE023
变化控制量可以根据控制律耦合到滚转给定角的控制量；
根据当前航速和半径可求出初始给定滚转角
Figure 130483DEST_PATH_IMAGE034
：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
固定翼无人机当前位置与圆心的高斯坐标差（
Figure 317882DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
）：
Figure 303156DEST_PATH_IMAGE038
由此可得到固定翼无人机当前位置到圆心的距离L：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
则设定航向角为
Figure 298400DEST_PATH_IMAGE040
：
Figure DEST_PATH_IMAGE041
固定翼无人机侧偏距
Figure 306807DEST_PATH_IMAGE042
：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
根据侧偏距和航向差求出滚转角修正量
Figure 360214DEST_PATH_IMAGE044
：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
则最终的滚转给定角为
Figure 386945DEST_PATH_IMAGE046
：
Figure DEST_PATH_IMAGE047
其中：r：同心圆半径；g= 9.8m/s²；
Figure 805288DEST_PATH_IMAGE048
：航速；
Figure DEST_PATH_IMAGE049
：航向到滚转角比例系数；
Figure 786144DEST_PATH_IMAGE050
：侧偏距到航向比例系数；
由此可推出最终的同心圆飞行控制律为：
Figure DEST_PATH_IMAGE051
靶机同心圆飞行时，俯仰通道的姿态闭环和高度闭环保证靶机的俯仰通道的稳定性和精确性，靶机横滚通道的姿态闭环、航向闭环和侧偏距闭环保证靶机滚转通道的稳定性和精确性，两者结合共同来保证靶机同心圆飞行的稳定性和精确性。
7.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：步骤（5），同心圆飞行退出
固定翼无人机同心圆飞行为手动退出或自动退出；
固定翼无人机同心圆飞行过程中，如果收到左同心圆或右同心圆遥调开关指令，能够随时退出同心圆飞行；
固定翼无人机同心圆飞行过程中如果没有手动退出，则达到设定圈数后会自动退出同心圆飞行，恢复到原来模态继续飞行。
8.根据权利要求1所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下，固定翼无人机还具有同心圆飞行的保护措施，保护措施如下：
固定翼无人机飞行过程中，如果速度低于安全速度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态；
固定翼无人机飞行过程中，如果滚转角大于安全角度（可遥调更改），则自动退出同心圆飞行模态。
9.根据权利要求8所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：所述的安全速度为不低于110米/秒。
10.根据权利要求8所述的一种固定翼无人机进行同心圆飞行时的控制方法，其特征如下：所述的安全角度为不大于80度。
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