倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法与流程

本发明涉及航空器，尤其是涉及一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法。

背景技术：

1、随着无人机技术的快速发展，固定翼垂直起降（vtol）航空器在民用和军事领域的应用日益广泛。这类航空器结合了固定翼飞机长航时、高效率的优势与旋翼机垂直起降的灵活性，使其在应急物资投送、区域巡查等任务场景中展现出独特价值。

2、在现有技术中，固定翼vtol航空器的返航策略多采用基于顺序状态机的控制方法。该方法将返航过程划分为刹车、爬升、巡航和降落四个明确阶段，并严格按照各个阶段控制航空器执行返航任务，导致因执行不必要的模态转换而产生能量损耗或在残余能力不足时无法安全着陆。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，可以避免不必要的模态转换与悬停，显著降低航空器返航所需的能量损耗以及提升航空器返航的安全性。

2、第一方面，本发明提供了一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，应用于航空器的机载飞行任务系统，包括：

3、接收自动返航指令，控制航空器切入自动返航总任务；

4、若触发对自动返航总任务进行路径裁剪，则将自动返航总任务中的指定飞行控制阶段剔除，得到裁剪后返航路径；

5、控制航空器按照裁剪后返航路径执行自动返航总任务。

6、在一种实施方式中，触发对自动返航总任务进行路径裁剪，包括：

7、若航空器的当前三维位置与预设的起飞点位置之间的空间距离偏差小于距离阈值，则触发对自动返航总任务进行路径裁剪。

8、在一种实施方式中，触发对自动返航总任务进行路径裁剪，还包括：

9、根据航空器的动力系统的当前运行参数，评估动力系统的健康度，以及预测动力系统维持安全飞行的最大残余有效时间和动态最大可用功率；

10、获取航空器按照自动返航总任务包含的全部飞行控制阶段执行自动返航总任务所需的最小安全时间和瞬时功率；

11、当健康度低于预设阈值，且满足以下任意条件时，触发对自动返航总任务进行路径裁剪：最大残余有效时间小于预设时间阈值，预设时间阈值是基于最小安全时间确定的；瞬时功率大于动态最大可用功率。

12、在一种实施方式中，自动返航总任务包括刹车至悬停阶段、高度控制阶段、航向对准阶段、前往目标航点阶段、位置保持阶段和自动降落阶段；将自动返航总任务中的指定飞行控制阶段剔除，得到裁剪后返航路径，包括：

13、禁止执行刹车至悬停阶段、高度控制阶段、航向对准阶段、前往目标航点阶段、位置保持阶段剔除对应的控制指令，允许执行自动降落阶段对应的控制指令，以生成裁剪后返航路径。

14、在一种实施方式中，方法还包括：

15、在自动返航总任务执行除自动降落阶段之外的任意飞行控制阶段对应的控制指令的过程中，实时监测来自航空器的动力系统的运行状态异常信号；

16、若监测到运行状态异常信号，则终止当前正在执行的飞行控制阶段，将航空器在监测到运行状态异常信号的实时三维位置更新为目标着陆航点，执行自动降落阶段对应的控制指令，以使航空器降落至目标着陆航点。

17、在一种实施方式中，方法还包括：

18、实时采集航空器的空地状态信号及电机转速信号；

19、当空地状态信号确认为着陆状态，且电机转速信号低于预设的怠速转速阈值时，判定航空器满足安全停机条件，向能源管理系统下发下电指令，以切断高压动力电源，以及向飞行管理系统下发系统闭锁指令，以锁定飞行管理系统的控制功能。

20、在一种实施方式中，方法还包括：

21、依据当前所在的飞行控制阶段，实时向控制律系统、能源管理系统和飞行管理系统，发送任务机状态指令和目标航点位置指令，以使控制律系统、能源管理系统和飞行管理系统基于任务机状态指令和目标航点位置指令进行分布式协同控制。

22、第二方面，本发明还提供一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制装置，应用于航空器的机载飞行任务系统，包括：

23、指令接收模块，用于接收自动返航指令，控制航空器切入自动返航总任务；

24、路径裁剪模块，用于若触发对自动返航总任务进行路径裁剪，则将自动返航总任务中的指定飞行控制阶段剔除，得到裁剪后返航路径；

25、返航控制模块，用于控制航空器按照裁剪后返航路径执行自动返航总任务。

26、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现第一方面提供的任一项的方法。

27、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现第一方面提供的任一项的方法。

28、本发明提供的一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，应用于航空器的机载飞行任务系统，首先接收自动返航指令，控制航空器切入自动返航总任务；若触发对自动返航总任务进行路径裁剪，则将自动返航总任务中的指定飞行控制阶段剔除，得到裁剪后返航路径；最后控制航空器按照裁剪后返航路径执行自动返航总任务，从而可以避免不必要的模态转换与悬停，显著降低航空器返航所需的能量损耗以及提升航空器返航的安全性。

29、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

30、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

1.一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，应用于航空器的机载飞行任务系统，包括：

2.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，触发对所述自动返航总任务进行路径裁剪，包括：

3.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，触发对所述自动返航总任务进行路径裁剪，还包括：

4.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，所述自动返航总任务包括刹车至悬停阶段、高度控制阶段、航向对准阶段、前往目标航点阶段、位置保持阶段和自动降落阶段；将所述自动返航总任务中的指定飞行控制阶段剔除，得到裁剪后返航路径，包括：

5.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种倾转涵道翼电动垂直起降航空器的自动返航任务控制装置，其特征在于，应用于航空器的机载飞行任务系统，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的方法。