一种基于双通道耦合的飞行器光电导引着舰方法技术

本发明专利技术是关于采用双通道耦合方式的光电制导飞行器着舰导引方法，其提供了一种通过光电导引系统的红外热像仪与激光测距仪来测量飞行器的俯仰方位与距离信息并解算垂向与侧向近似偏差信号；同时采用惯性微分混合、积分并组合飞行器俯仰偏航角速率的方式得到俯仰方位综合信号，再设计自适应规律，对俯仰与方位通道的直接干扰进行补偿估计；并构造俯仰方位的线性控制信号；再针对双通道之间的耦合，采用自适应的方法设计俯仰方位铰链干扰补偿信号，并融合俯仰方位的铰链综合反馈信息，实现了飞行器的光电导引着舰艇。该方案对俯仰偏航通道耦合严重的飞行器着舰具有补偿精度高，稳定性好的优点。稳定性好的优点。稳定性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双通道耦合的飞行器光电导引着舰方法


[0001]本专利技术涉及飞行器回收与位置控制领域，具体而言，涉及一种采用光电制导方式的飞行器着舰控制与导引方法。

技术介绍

[0002]随着光电技术的发展，同时由于飞行器在军民两用的领域有着广泛的应用，光电辅助下的飞行器着舰以及光电辅助下的飞行器回收相关的导引方法引起了各国工程师以及飞行器研究爱好者的广泛兴趣与关注。而飞行器由于低空飞行的气动动力学精确建模的复杂性，而且本身存在着俯仰与偏航通道的严重耦合，传统的着舰控制是基于线性化解耦的方式，即俯仰通道不需要测量利用偏航通道的任何信息；偏航通道也不需要利用与测量俯仰通道的任何信息，两通道完全孤立隔绝独立设计。该方法的优势是设计简单，但本质是完全割裂了两通道之间的耦合联系，因此在耦合严重的飞行器中，效果收到了严重的挑战。基于上述背景原因，本专利技术提出了一种双通道耦合的方式，进行两通道整体设计，而且两通道之间的信息互相融合、反馈组成控制律，在实验中也取得了较好的效果，也表明本专利技术具有很高的工程实用价值。
[0003]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分专利技术的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于双通道耦合的飞行器光电导引着舰方法，进而克服了由于俯仰偏航通道耦合严重而导致的飞行器着舰精度不高的问题。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于双通道耦合的飞行器光电导引着舰方法动，包括以下八个步骤：
[0006]步骤S10，采用舰艇上的光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的俯仰信号与方位信号，采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量飞行器离着舰点的距离信息；采用速率陀螺仪测量飞行器的俯仰角速率信号，记作ω1，测量飞行器的偏航角速率信号，记作ω2；并根据所述的飞行器离着舰点的距离信息与飞行器的俯仰信号计算飞行器垂向近似偏差信号；根据所述的飞行器离着舰点的距离信息与飞行器的方位信号计算飞行器侧向近似偏差信号如下：
[0007]y
a
＝rsin(θ1)；
[0008]z
a
＝rsin(θ2)；
[0009]其中θ1为采用光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的俯仰信号，θ2为采用光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的方位信号，r为采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量飞行器离着舰点的距离信息，y
a
为为飞行器垂向近似偏差信号；z
a
为飞行器侧向近似偏差信号。
[0010]步骤S20，根据所述的飞行器的俯仰信号，设计超前惯性微分混合器，得到俯仰惯
性微分混合信号；再根据飞行器的俯仰信号进行积分，得到飞行器俯仰积分信号；再由垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、飞行器的俯仰信号、飞行器俯仰积分信号、俯仰惯性微分混合信号混合得到飞行器的俯仰综合信号。
[0011]步骤S30，根据所述的飞行器的方位信号，设计超前惯性微分混合器，得到方位惯性微分混合信号；再根据飞行器的方位信号进行积分，得到飞行器方位积分信号；再由侧向近似偏差信号、方位角速率信号、飞行器的方位信号、飞行器方位积分信号、方位惯性微分混合信号混合得到飞行器的方位综合信号。
[0012]步骤S40，根据所述的俯仰综合信号，设计俯仰角度自适应律、俯仰角速度自适应律、俯仰惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到俯仰角度自适应系数、俯仰角速度自适应系数、俯仰惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到俯仰直接干扰补偿信号；再采用飞行器的俯仰信号、垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、俯仰惯性微分混合信号进行线性叠加，得到俯仰线性控制信号。
[0013]步骤S50，根据所述的方位综合信号，设计方位角度自适应律、方位角速度自适应律、方位惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到方位角度自适应系数、方位角速度自适应系数、方位惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到方位直接干扰补偿信号；再采用飞行器的方位信号、垂向近似偏差信号、方位角速率信号、方位惯性微分混合信号进行线性叠加，得到方位线性控制信号。
[0014]步骤S60，根据所述的俯仰综合信号，设计方位铰链角度自适应律、方位铰链角速度自适应律、方位铰链惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到方位铰链角度自适应系数、方位铰链角速度自适应系数、方位铰链惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到俯仰铰链干扰补偿信号，最后对采用方位惯性微分混合信号、飞行器侧向近似偏差信号、偏航角速率信号、飞行器的方位信号进行组合得到俯仰铰链综合信号。
[0015]步骤S70，根据所述的方位综合信号，设计俯仰铰链角度自适应律、俯仰铰链角速度自适应律、俯仰铰链惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到俯仰铰链角度自适应系数、俯仰铰链角速度自适应系数、俯仰铰链惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到方位铰链干扰补偿信号，最后对采用俯仰惯性微分混合信号、飞行器垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、飞行器的俯仰信号进行组合得到方位铰链综合信号。
[0016]步骤S80，根据所述的俯仰线性控制信号、俯仰铰链综合信号、俯仰直接干扰补偿信号、偏航铰链干扰补偿信号、飞行器的俯仰综合信号进行叠加组合，得到最终的飞行器光电导引俯仰角指令信号，输送给飞行器俯仰姿态跟踪系统进行跟踪，实现飞行器光电着舰的垂向稳定。根据所述的方位线性控制信号、方位铰链综合信号、方位直接干扰补偿信号、俯仰铰链干扰补偿信号、飞行器的方位综合信号进行叠加组合，得到最终的飞行器光电导引偏航角指令信号，输送给飞行器偏航姿态跟踪系统进行跟踪，实现飞行器光电着舰的侧向稳定。
[0017]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的飞行器的俯仰信号，设计超前惯性微分混合器，得到俯仰惯性微分混合信号；再根据飞行器的俯仰信号进行积分，得到飞行器俯仰积分信号；再由垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、飞行器的俯仰信号、飞行器俯仰积分信号、俯仰惯性微分混合信号混合得到飞行器的俯仰综合信号包括：
[0018][0019]s1＝∫θ1dt；
[0020]s
1a
＝k3y
a
+k5ω1+k7θ1+k
11
s1+k
13
q1；
[0021]其中q1为所述的俯仰惯性微分混合信号，a1，a2，a3为常值参数信号，详细选取见后文案例实施。s1为飞行器俯仰积分信号。s
1a
为飞行器的俯仰综合信号，k3,k5,k7,k
11
,k
13
为常值参数信号，详细选取见后文案例实施。
[0022]在本专利技术的一种示例实施例中，根据所述的飞行器的方位信号，设计超前惯性微分混合器，得到方位惯性微分混合信号；再根据飞行器的方位信号进行积分，得到飞行器方位积分信号；再由侧向近似偏差信号、方位角速率信号、飞行器的方位信号、飞行器方位积分信号、方位惯性微分混合信号混合得到飞行器的方位综合信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双通道耦合的飞行器光电导引着舰方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10，采用舰艇上的光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的俯仰信号与方位信号，采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量飞行器离着舰点的距离信息；采用速率陀螺仪测量飞行器的俯仰角速率信号，记作ω1，测量飞行器的偏航角速率信号，记作ω2；并根据所述的飞行器离着舰点的距离信息与飞行器的俯仰信号计算飞行器垂向近似偏差信号；根据所述的飞行器离着舰点的距离信息与飞行器的方位信号计算飞行器侧向近似偏差信号如下：y
a
＝rsin(θ1)；z
a
＝rsin(θ2)；其中θ1为采用光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的俯仰信号，θ2为采用光电导引系统的红外热像仪测量飞行器的方位信号，r为采用舰艇上的光电导引系统的激光测距仪测量飞行器离着舰点的距离信息，y
a
为为飞行器垂向近似偏差信号；z
a
为飞行器侧向近似偏差信号；步骤S20，根据所述的飞行器的俯仰信号，设计超前惯性微分混合器，得到俯仰惯性微分混合信号；再根据飞行器的俯仰信号进行积分，得到飞行器俯仰积分信号；再由垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、飞行器的俯仰信号、飞行器俯仰积分信号、俯仰惯性微分混合信号混合得到飞行器的俯仰综合信号如下：s1＝∫θ1dt；s
1a
＝k3y
a
+k5ω1+k7θ1+k
11
s1+k
13
q1；其中q1为所述的俯仰惯性微分混合信号，a1，a2，a3为常值参数信号；s1为飞行器俯仰积分信号；s
1a
为飞行器的俯仰综合信号，k3,k5,k7,k
11
,k
13
为常值参数信号；步骤S30，根据所述的飞行器的方位信号，设计超前惯性微分混合器，得到方位惯性微分混合信号；再根据飞行器的方位信号进行积分，得到飞行器方位积分信号；再由侧向近似偏差信号、方位角速率信号、飞行器的方位信号、飞行器方位积分信号、方位惯性微分混合信号混合得到飞行器的方位综合信号如下：s2＝∫θ2dt；s
2a
＝d3z
a
+d5ω2+d7θ2+d
11
s2+d
13
q2；其中q2为所述的方位惯性微分混合信号；s2为飞行器方位积分信号；s
2a
为飞行器的方位综合信号，d3,d5,d7,d
11
,d
13
为常值参数信号；步骤S40，根据所述的俯仰综合信号，设计俯仰角度自适应律、俯仰角速度自适应律、俯仰惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到俯仰角度自适应系数、俯仰角速度自适应系数、俯仰惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到俯仰直接干扰补偿信号；再采用飞行器的俯仰信号、垂向近似偏差信号、俯仰角速率信号、俯仰惯性微分混合信号进行线性叠加，得到俯仰线性控制信号如下：
u
1a
＝k1q1+k3y
a
+k5ω1+k7θ1；其中为俯仰角度自适应律，为俯仰角速度自适应律，为俯仰惯性微分混合自适应律；k
c1
、k
c2
、k
c3
为常值自适应参数，其用于调节自适应系数的收敛快慢；为俯仰角度自适应系数，为俯仰角速度自适应系数，为俯仰惯性微分混合自适应系数；T1为俯仰直接干扰补偿信号；k1为常值参数信号；u
1a
为俯仰线性控制信号；步骤S50，根据所述的方位综合信号，设计方位角度自适应律、方位角速度自适应律、方位惯性微分混合自适应律，并通过积分分别得到方位角度自适应系数、方位角速度自适应系数、方位惯性微分混合自适应系数；再进行叠加得到方位直接干扰补偿信号；再采用飞行器的方位信号、垂向近似偏差信号、方位角速率信号、方位惯性微分混合信号进行线性叠加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：加，得到方位线性控制信号如下：u
2a
＝d1q2+d3z
a
+d5ω2+d7θ2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科华，刘秋红，姚永杰，戴圣龙，司高潮，罗泰来，彭智勇，袁晓霞，陈始圆，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军特色医学中心，
类型：发明
国别省市：