【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机控制，更具体地，涉及一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法。
技术介绍
1、中大型无人机的航线通常由一系列的航点组成，每个航点又包含经度、纬度、高度、特征字等信息，根据航点、航段信息，可以获得无人机的待飞行距离和航段方向。除了航段转换期间之外，无人机始终沿航线飞行，航段切换时，采用切点式内切转弯的飞行方式，即不经过规划的航点，在航段快结束时提前圆弧转弯转向下一航段继续飞行。传统的转弯过程大致分为三步：第一步，根据地速计算转弯半径，根据经纬度计算航段待飞行距离，当航段待飞行距离小于转弯半径时进入下一步；第二步，切换为定向飞行方式，给定航向角为下一航段的航向角，无人机以设计的转弯坡度开始滚转转向新的航向；第三步，当实际航向和目标航向相差小于阈值(比如10°)时，切换为跟航线控制，无人机开始修正侧偏，直到完全切入新航线。传统的控制方法中，转弯半径通常根据圆周运动公式和转弯坡度给出一个固定的理论计算值，忽略了实时风场导致地速变化和滚转到转弯坡度角的时间等这些细节因素，因此很难做到精准转弯。在逆风飞行转顺风飞行转弯时，会出现较大超调，顺风飞行转逆风飞行转弯时又会出现转弯结束过早的现象，最后靠修正侧偏慢慢进入航线，侧偏调节过程一般很慢，效率很低。此外，某些载荷需要无人机尽量保持平稳飞行状态，减少姿态变化，转弯时要干净利落、一步到位，避免长时间反复调整姿态。长时间修正侧偏频繁滚转也会影响载荷工作性能的发挥，从而影响整个任务执行的效果。因此，有必要开发一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法。
2、公开于本专利
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其能够通过风速补偿实现精准转弯，从而提高转弯的效率和控制精度，避免转弯超调和转弯不足，实现精准切入待转航线的目标。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，包括：
3、步骤1：确定真空速，进而计算实时的风速和风向；
4、步骤2：根据当前真空速、地速与风速，计算本航段到下一航段的转弯提前量；
5、步骤3：若本航段的剩余飞行距离不大于所述转弯提前量，则开始定滚转角转弯，直到切入下一航段。
6、优选地，所述真空速为：
7、
8、其中，tas为真空速，ias为指示空速，p0和t0分别为标准大气下海平面的压力和绝对温度，ph和th分别为高度为h处的大气压力和绝对温度。
9、优选地，通过下式计算风速和风向：
10、
11、其中，w为风速，psi_w为风向，psi_uav为真空速方向，vd为地速，ac_psi为航迹向，tas为真空速。
12、优选地，根据当前真空速、地速与风速，计算本航段到下一航段的转弯提前量包括：
13、计算转弯结束时的真空速方向，进而计算转弯过程中真空速转过的圆心角；
14、计算真空速转弯半径，进而计算转弯所需时间；
15、计算开始转弯和结束转弯的半径方向，进而计算开始转弯到结束转弯点矢量的坐标及长度；
16、计算下一航段与开始转弯到结束转弯点矢量的夹角以及两个航段的夹角，进而计算转弯提前量。
17、优选地，转弯结束时的真空速方向为：
18、psi_tas_end＝psi_qr+sin-1(w×sin(psi_qr-psi_w)/tas)
19、其中，psi_tas_end为转弯结束时的真空速方向。
20、优选地，开始转弯到结束转弯点矢量的长度为：
21、
22、其中，l为长度，a为开始转弯点，c为结束转弯点。
23、优选地，下一航段与开始转弯到结束转弯点矢量的夹角为：
24、a1＝psi_qr-psi_ac
25、其中，a1为下一航段与的夹角。
26、优选地，两个航段的夹角为：
27、a2＝180°-(psi_qr-psi_pq)
28、其中，a2为两个航段的夹角。
29、优选地，所述转弯提前量为：
30、
31、其中，l0为转弯提前量，gama为滚转坡度角，ω为滚转动作时的滚转角速率。
32、优选地，还包括：
33、若本航段的剩余飞行距离大于所述转弯提前量，则重复步骤1-3。
34、其有益效果在于：
35、应用本方法后，无人机在航段切换转弯时，可以根据风场计算得到开始转弯的点，无人机在转弯结束时，刚好切入待转航段，无超调和转弯不足的现象，精准转弯提高了无人机转弯的效率和精准度，对高效执行任务提供了有力支撑。
36、本专利技术的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。
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1.一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，所述真空速为：
3.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，通过下式计算风速和风向：
4.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，根据当前真空速、地速与风速，计算本航段到下一航段的转弯提前量包括：
5.根据权利要求4所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，转弯结束时的真空速方向为：
6.根据权利要求4所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，开始转弯到结束转弯点矢量的长度为：
7.根据权利要求6所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，下一航段与开始转弯到结束转弯点矢量的夹角为：
8.根据权利要求7所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，两个航段的夹角为：
9.根据权利要求8所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，所述转弯提前量为：
10.根据权利要
...【技术特征摘要】
1.一种基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，所述真空速为：
3.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，通过下式计算风速和风向：
4.根据权利要求1所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，根据当前真空速、地速与风速，计算本航段到下一航段的转弯提前量包括：
5.根据权利要求4所述的基于风速补偿和矢量叠加的转弯控制方法，其中，转弯结束时的真空速方向为：
【专利技术属性】
技术研发人员：陈一平，宋法振，赵小策，白子扬，张子黙，
申请(专利权)人：彩虹无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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