一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法与流程

技术特征：
1.一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s1)预设计大型货运无人机着陆轨迹的三个阶段：深下滑段、拉起段和浅下滑段；s2)确定主要轨迹参数及几何关系，主要轨迹参数包括深下滑角、浅下滑角、拉起段纵向高度、深下滑段结束点坐标，深下滑段、拉起段和浅下滑段对应轨迹的几何关系参考高度剖面为：深下滑段，h
s
＝tanγ1(x
‑
x0)，γ1为深下滑角，x0为深下滑段与地面航道的交点，拉起段，x
e
为拉起段起始点位置，h
d
为拉起段高度差，σ为拉起段衰减率，浅下滑段，h
q
＝tanγ2(x
‑
x
d
)，γ2为浅下滑角，x
d
是触地点坐标；s3)参数确定，深下滑角确定，深下滑段倾角变化率为0，可得参考升力系数确定深下滑角γ1，浅下滑角的选择，要避免下降过快导致超出荷载限制；s4)建立大型货运无人机空气动力学模型，升力系数、阻力系数气动力方程为：s4)建立大型货运无人机空气动力学模型，升力系数、阻力系数气动力方程为：c
l
为升力系数，c
d
为阻力系数，δ为襟翼偏角；s5)结合大型货运无人机的运动学与动力学方程，确认大型货运无人机运动状态，根据大型货运无人机运动状态设定着陆轨迹；s6)着陆轨迹优化，对于设定的着陆轨迹，通过设计纵向着陆控制方程，求解有界解，利用反馈输出，产生状态轨迹，实现对着陆轨迹优化；s7)着陆轨迹检测确认，通过高速摄像获取序列图像，获取特征位点坐标，并对特征位点进行初步定位，并通过图像像素灰度值设置，对图像进行预处理，设定阈值，进行边缘检测，采用hough变换进一步定位，并计算特征位点的变化量，计算出大型货运无人机的运动参数，进一步解算得到大型货运无人机的实际运动轨迹各项参数，对实际着落轨迹实现确认。2.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s1)所述深下滑段为一段类直线轨迹，所述类直线轨迹起始于平飞阶段结束点，所述类直线段结束于所述拉起段开始点，所述拉起段，通过调整襟翼构型，调整大型货运无人机纵向姿态，大型货运无人机由低头改为抬头状态，并进入所述浅下滑段，所述浅下滑段起始于拉起段结束点，结束于大型货运无人机触地点。3.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s2)所述深下滑角为所述深下滑段轨迹延长线与水平航道之间的夹角，所述浅下滑角为浅下滑段轨迹与水平航道之间的夹角，所述拉起段纵向高度为大型货运无人机拉起段轨迹在竖直平面上投影距离。4.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s5)所述的动力方程为：述的动力方程为：m，v分别表示
大型货运无人机的质量与速度，γ表示航迹倾角，h表示高度，x表示航道方向水平位置，d、l分别表示受到的阻力与升力。5.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s6)所述纵向着陆控制方程为：y
d
(t)＝cx
d
(t)，y
d
(t)为优化输出轨迹。6.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s6)所述求解有界解的过程，对于大型货运无人机着陆轨迹，其高度和地速的输出方程，定义确定内部动态函数ε(t)＝[q，θ]
t
，求解转换矩阵，对于中的变量，求得其原状态变量的线性转换关系，得到转换矩阵t，进而通过新旧坐标转换，求出有界解ε
d
(t)，得到内部动态方程，进而得到优化的状态轨迹。7.根据权利要求6所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，所述优化的状态轨迹为：8.根据权利要求1所述的一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，其特征在于，s7)所述解算，其方法为利用摄像机数据，结合大型货运无人机着陆参数数学模型，获取每帧图片上特征点的空间坐标的精确解，然后将特征点的空间坐标转换到大型货运无人机跑道坐标系下，获得跑道坐标系下高精度的坐标信息，根据不同特征点的坐标信息，输出轨迹曲线。

技术总结
本发明公开了一种大型货运无人机着陆轨迹控制方法，通过预设计着陆轨迹、轨迹参数几何关系建立、轨迹参数确定、建立大型货运无人机空气动力学模型，结合大型货运无人机运动学与动力学方程，确认大型货运无人机运动状态并设定着陆轨迹，并通过设计纵向着陆控制方程，求解有界解，利用反馈输出，产生状态轨迹，实现对着陆轨迹优化，最后通过着陆轨迹检测确认步骤，实现对着陆轨迹的进一步确认和检验，本发明设计得到的着陆轨迹与实际着陆轨迹基本无偏差，对于大型货运飞机的着陆安全具有重要的参考意义。参考意义。参考意义。


技术研发人员：汪善武 魏雅川 常天星 王富贵 孙歌苹
受保护的技术使用者：航天时代飞鹏有限公司
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2021/12/7