CN116534278A - 一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，其包括：在最小盘旋半径测试高度时，无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行，并实时记录最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息；对最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息进行采样，得到所有采样点；根据所有采样点，得到最小盘旋半径；根据最小盘旋半径和预设最小盘旋半径指标，判断是否满足最小盘旋半径指标。本发明在风客观存在的情况下，利用位置传感器实时记录连续转弯不小于360度内的位置信息，通过科学合理的试飞规划，得到试飞无人机准确的最小盘旋半径数据。

Description

一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法。

背景技术

无人机设计主要是围绕着实现其性能与使用特性要求而展开的。因此，如何验证其性能指标与使用特性的要求，对于无人机而言，是至关重要的。

在所有性能指标中，盘旋性能代表了无人机在水平平面内的机动飞行性能，着重衡量无人机改变速度方向的能力，即方向机动性。最小盘旋半径越小，方向机动性越强，对于侦察类、打击类无人机有相当重要的意义。

盘旋是指无人机连续转弯不小于360度的机动飞行。盘旋过程中，盘旋半径与盘旋迎角成反比，与盘旋速度成正比，与盘旋坡度成反比，且要求无人机的状态、速度和油门相互配合协调。

最小盘旋半径验证方式主要有以下三种：理论经验公式、计算仿真和实飞验证。其中最直接、最有效的手段是实飞验证。通过在无人机内部安装位置传感器（含经度、纬度、高度信息），能够实时记录无人机位置信息，利用连续转弯不小于360度内的位置信息，可以得到最小盘旋半径。

同时，风对无人机盘旋半径会产生影响，特别是低速无人机，尤为明显。一方面，遭遇逆风，无人机地速变小，其余条件不变的情况下，盘旋半径变小；遭遇顺风，无人机速度大，其余条件不变的情况下，盘旋半径变大；正逆风和正顺风影响最大；另一方面，绝大多数低速无人机活动的区域在大气对流层，不可避免的会遭遇到风。综合影响下，无人机盘旋完成后，航迹线可能是一个规则圆形，也可能是一个规则椭圆，更大可能是一条不规则曲线，这样给最小盘旋半径数据分析带来了很大难度。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，对于低速无人机，通过实飞验证，在风客观存在的情况下，利用位置传感器实时记录连续转弯不小于360度内的位置信息，通过科学合理的试飞规划，得到试飞无人机准确的最小盘旋半径数据。

本发明公开了一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，其包括：

在最小盘旋半径测试高度时，无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行，并实时记录最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息；其中，位置信息包括经度、纬度和高度；

对最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息进行采样，得到所有采样点；根据所有采样点，得到最小盘旋半径；

根据最小盘旋半径和预设最小盘旋半径指标，判断是否满足最小盘旋半径指标。

进一步地，所述在最小盘旋半径测试高度时，无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行之前，还包括：

确定起飞构型状态和起飞重量；

无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至最小盘旋半径测试高度。

进一步地，所述无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行，包括：

无人机以迎角限制最大值和盘旋坡度限制最大值开展试飞，并连续转弯大于360度；

所述无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行之后，还包括：

无人机下滑着陆，无人机着陆后称重。

进一步地，所述根据所有采样点，得到最小盘旋半径，包括：

根据采样点之间的距离以及采样点的经度、纬度和高度，得到不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离；

根据不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，得到最小盘旋半径。

进一步地，所述根据采样点之间的距离以及采样点的经度、纬度和高度，得到不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，包括：

根据采样点之间的距离，定义矩阵A；

根据各采样点的经度、纬度和高度，求取不同的采样点之间经度方向的距离；

根据各采样点的纬度和高度，求取不同的采样点之间纬度方向的距离。

进一步地，所述矩阵A为：

其中，定义为采样点中第i点到第j点之间的距离，i和j的取值范围均为1至n，n为采样点的总数量，矩阵A为对称矩阵，且/>。

进一步地，所述根据各采样点的经度、纬度和高度，求取不同的采样点之间经度方向的距离，包括：

其中，经度方向的距离为，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的经度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的纬度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的高度。

进一步地，所述根据各采样点的纬度和高度，求取不同的采样点之间纬度方向的距离，包括：

其中，纬度方向的距离为，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的纬度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的高度。

进一步地，所述根据不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，得到最小盘旋半径，包括：

求取采样点中第i点到第j点之间的距离：

求取最小盘旋半径：

其中，为最小盘旋半径。

进一步地，所述根据最小盘旋半径和预设最小盘旋半径指标，判断是否满足最小盘旋半径指标，包括：

若最小盘旋半径小于或等于预设最小盘旋半径指标，则满足最小盘旋半径指标，否则，不满足。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，通过位置传感器（含经度、纬度、高度信息）可实时记录连续转弯不小于360度内的位置信息，为无人机开展最小盘旋半径的试飞提供支撑；一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，通过解算所有采样点之间的距离，利用取所有距离的最大值为最小盘旋直径的原理方法，规避掉风对无人机造成盘旋轨迹不规则的影响，进而最小盘旋直径除以2得到最小盘旋半径，符合客观规律，数据准确可用；一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，明确了起飞加油量，规划了试飞全过程，对实飞最小盘旋半径过程提出约束，并提出无人机最小盘旋半径指标是否达标的条件，过程完整，条件清晰，判据可行；一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，提出了无人机以迎角限制最大值和盘旋坡度限制最大值的试飞方法，综合保证了最小盘旋半径的最小化；5.一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，适用于低速无人机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的最小盘旋半径飞行剖面示意图。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

参见图1，本发明提供了一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法的实施例，其包括：

S1，按设计要求或者用户规定，确定起飞构型状态和起飞重量。

对于无人机构型而言，基于任务需求，不同的构型对应不同的任务载荷设备，一般含多种构型，需要提前确认起飞前的构型状态，或基于设计要求，或基于用户规定。

最小盘旋半径对于起飞重量的设计要求主要有：满油起飞或者半油以上起飞等；最小盘旋半径对于起飞重量的用户规定主要有：半油以上起飞、最小盘旋半径测试时半油以上或者着陆半油以上等。

S2，无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至最小盘旋半径测试高度，该高度为有利最小盘旋半径的高度或者用户规定。可参见图2。

S3，无人机开展最小盘旋半径测试飞行。

无人机以迎角限制最大值和盘旋坡度限制最大值开展试飞，并连续转弯大于360度。

S4，无人机下滑着陆。

S5，无人机着陆后称重。

该步骤S5可以用于满足用户可能对着陆重量有规定的要求。

S6，最小盘旋半径数据后处理。

解算所有采样点之间的距离，利用取所有距离的最大值为最小盘旋直径的原理方法，进而最小盘旋直径除以2得到最小盘旋半径。

计算过程如下：

S6.1 定义矩阵A：

其中定义为采样点第i点到第j点之间的距离，i=1,2,…,n，j=1,2,…,n。

根据以上定义，矩阵A的特点为对称矩阵，且。

S6.2 求取不同采样点间经度方向的距离，单位：千米：

其中，和/>分别为第i个和第j个采样点的经度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的纬度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的高度。

S6.3 求取不同采样点间纬度方向的距离，单位：千米：

S6.4 求取距离元素，单位：米：

S6.5 求取最小盘旋半径，单位：米，等于所有距离元素/>的最大值除以2。

S7，最小盘旋半径指标符合性判据：

若实际测得的最小盘旋半径小于等于最小盘旋半径指标/>，即

则满足指标要求；否则不满足指标要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低速无人机验证最小盘旋半径指标的试飞规划方法，其特征在于，包括：

在最小盘旋半径测试高度时，无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行，并实时记录最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息；其中，位置信息包括经度、纬度和高度；

对最小盘旋半径测试飞行的轨迹对应的位置信息进行采样，得到所有采样点；根据所有采样点，得到最小盘旋半径；

根据最小盘旋半径和预设最小盘旋半径指标，判断是否满足最小盘旋半径指标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在最小盘旋半径测试高度时，无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行之前，还包括：

确定起飞构型状态和起飞重量；

无人机经历起飞滑跑、离地、爬升至最小盘旋半径测试高度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行，包括：

无人机以迎角限制最大值和盘旋坡度限制最大值开展试飞，并连续转弯大于360度；

所述无人机开始进行最小盘旋半径测试飞行之后，还包括：

无人机下滑着陆，无人机着陆后称重。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有采样点，得到最小盘旋半径，包括：

根据采样点之间的距离以及采样点的经度、纬度和高度，得到不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离；

根据不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，得到最小盘旋半径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据采样点之间的距离以及采样点的经度、纬度和高度，得到不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，包括：

根据采样点之间的距离，定义矩阵A；

根据各采样点的经度、纬度和高度，求取不同的采样点之间经度方向的距离；

根据各采样点的纬度和高度，求取不同的采样点之间纬度方向的距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述矩阵A为：

其中，定义为采样点中第i点到第j点之间的距离，i和j的取值范围均为1至n，n为采样点的总数量，矩阵A为对称矩阵，且/>。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各采样点的经度、纬度和高度，求取不同的采样点之间经度方向的距离，包括：

其中，经度方向的距离为，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的经度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的纬度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的高度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据各采样点的纬度和高度，求取不同的采样点之间纬度方向的距离，包括：

其中，纬度方向的距离为，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的纬度，/>和/>分别为第i个和第j个采样点的高度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据不同采样点之间纬度方向和经度方向的距离，得到最小盘旋半径，包括：

求取采样点中第i点到第j点之间的距离：

求取最小盘旋半径：

其中，为最小盘旋半径。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据最小盘旋半径和预设最小盘旋半径指标，判断是否满足最小盘旋半径指标，包括：

若最小盘旋半径小于或等于预设最小盘旋半径指标，则满足最小盘旋半径指标，否则，不满足。