一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，包括以下步驟：S1、通過導(dǎo)航模塊獲得翼傘的導(dǎo)航參數(shù)，包括翼傘的位置、高度、速度、飛行方向與目標(biāo)中心的偏航角；S2、導(dǎo)航模塊對獲取的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將有效數(shù)據(jù)輸出至翼傘控制模塊；S3、通過翼傘控制模塊對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判別，按照細(xì)分分段的方法，發(fā)出控制信號。本發(fā)明將分段歸航方法進(jìn)行細(xì)分分段，依據(jù)空投系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高度、位置等信息，著重合理規(guī)劃低空段翼傘的歸航路徑，制定相應(yīng)的控制策略，減少低空風(fēng)等環(huán)境因素對系統(tǒng)控制精度的不利影響，翼傘自主歸航路徑得到有效控制，將著陸精度控制在有效范圍內(nèi)，提高了著陸精度。
【專利說明】一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及翼傘的歸航控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在精確空投系統(tǒng)中對翼傘的分段歸航控制大致分為向心段、能量消耗段和著陸段。向心段采用向心飛行的模式，能量消耗段圍繞著陸點(diǎn)做盤旋操縱；著陸段調(diào)整至逆風(fēng)狀態(tài)實(shí)施雀降著陸。這種分段模式相對粗略，操縱策略簡單，無法適應(yīng)多變的氣象環(huán)境。由于低空段風(fēng)對系統(tǒng)的著陸精度的影響較大，加上精確空投系統(tǒng)中翼傘系統(tǒng)固有的時(shí)滯效應(yīng)，很難按照預(yù)定軌跡精準(zhǔn)控制其逆風(fēng)著陸，達(dá)到著陸精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠提高著陸精度的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，包括以下步驟:
[0005]S1、通過導(dǎo)航模塊獲得翼傘的導(dǎo)航參數(shù)，包括翼傘的位置、高度、速度、飛行方向與目標(biāo)中心的偏航角；
[0006]S2、導(dǎo)航模塊對獲取的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將有效數(shù)據(jù)輸出至翼傘控制模塊；
[0007]S3、通過翼傘控制模塊對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判別，按照細(xì)分分段的方法，發(fā)出控制信號，細(xì)分分段方法及各段控制策略為:
[0008]I)導(dǎo)航參數(shù)無效，采用自旋段，單側(cè)下拉翼傘操縱繩，控制翼傘在空投點(diǎn)附近區(qū)域盤旋下落，等待獲取有效導(dǎo)航參數(shù)；
[0009]2)在獲取有效導(dǎo)航參數(shù)之后，采用向心段，控制翼傘按照徑向歸航的方式朝目標(biāo)中心滑翔飛行；
[0010]3)翼傘滑翔飛行至目標(biāo)區(qū)域范圍后，采用高空盤旋段，控制翼傘不超出盤旋外徑區(qū)域內(nèi)下落；
[0011]4)翼傘降高至預(yù)著陸高度，采用強(qiáng)制尋的段，控制翼傘飛向目標(biāo)中心；
[0012]5)翼傘到達(dá)近地高度，采用強(qiáng)制近地盤旋段，單側(cè)下拉操縱繩，控制翼傘快速下降；
[0013]6)翼傘到達(dá)雀降高度，采用剎車段，雙側(cè)下拉翼傘操縱繩，控制系統(tǒng)安全著陸。
[0014]上述方法中，在自旋段，翼傘操縱量為25%H?35%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
[0015]上述方法中，在向心段，翼傘操縱量為25%H?75%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
[0016]上述方法中，在高空盤旋段，翼傘操縱量為35%H?45%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
[0017]上述方法中，在強(qiáng)制尋的段，翼傘操縱量為25%H?75%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
[0018]上述方法中，在強(qiáng)制近地盤旋段，翼傘操縱量為70%H~80%H，H為翼傘操縱繩最大
操縱量。
[0019]上述方法中，在剎車段，翼傘操縱量為滿行程操縱量H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
[0020]上述方法中，當(dāng)L≥60%R時(shí)，進(jìn)入向心段；
[0021]當(dāng)L < R，且高度> H4時(shí)，進(jìn)入高空盤旋段；
[0022]當(dāng)翼傘下降至預(yù)著陸高度:H4=H5+Vh ? t時(shí)，進(jìn)入強(qiáng)制尋的段；
[0023]當(dāng)翼傘下降至近地高度:H5=H6+Vh ? 60%t，進(jìn)入強(qiáng)制近地盤旋段；
[0024]當(dāng)翼傘下降至著陸高度:H6= [H/ (2 ii r ? rev)+3] Vh,進(jìn)入剎車段；
[0025]其中，
[0026]L:翼傘距離著陸點(diǎn)的水平距離；
[0027]R:100m ~200m;
[0028]H:翼傘操縱繩最大操縱量；
[0029]r:電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絞盤的半徑；
[0030]rev:電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
[0031]Vh:翼傘的下降速度；
[0032]t:翼傘旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。
[0033]實(shí)施本發(fā)明的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，具有以下有益效果:
[0034]1、本發(fā)明將分段歸航方法進(jìn)行細(xì)分分段，依據(jù)空投系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高度、位置等信息，著重合理規(guī)劃低空段翼傘的歸航路徑，制定相應(yīng)的控制策略，減少低空風(fēng)等環(huán)境因素對系統(tǒng)控制精度的不利影響，翼傘自主歸航路徑得到有效控制，將著陸精度控制在有效范圍內(nèi)，提聞了著陸精度。
[0035]2、本發(fā)明魯棒性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)，可推廣應(yīng)用于其他柔性飛行器系統(tǒng)中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0037]圖1是本發(fā)明細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法的飛行包線圖；
[0038]圖2是本發(fā)明細(xì)分分段的翼傘歸航控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0040]本發(fā)明的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法包括以下步驟:
[0041]S1、通過導(dǎo)航模塊獲得翼傘的導(dǎo)航參數(shù)，包括翼傘的位置、高度、速度、飛行方向與目標(biāo)中心的偏航角等參數(shù)；
[0042]S2、導(dǎo)航模塊對獲取的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將有效數(shù)據(jù)輸出至翼傘控制模塊；
[0043]S3、如圖1所示，通過翼傘控制模塊對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判別，按照細(xì)分分段的方法，發(fā)出控制信號，細(xì)分分段方法及各段控制策略為:[0044]I)在導(dǎo)航系統(tǒng)未獲取到有效的導(dǎo)航參數(shù)前，采用小操縱量下拉單側(cè)操縱繩，系統(tǒng)在空投點(diǎn)附近盤旋下落，盤旋半徑較大，下落速度小，等待獲取有效的導(dǎo)航參數(shù)。
[0045]2)在獲取有效導(dǎo)航參數(shù)之后，采用向心段，控制翼傘按照徑向歸航的方式朝目標(biāo)中心滑翔飛行。
[0046]3)翼傘滑翔飛行至目標(biāo)區(qū)域范圍后，采用高空盤旋段，控制翼傘不超出盤旋外徑區(qū)域內(nèi)下落 ；
[0047]4)翼傘降高至預(yù)著陸高度，采用強(qiáng)制尋的段，控制翼傘飛向目標(biāo)中心；
[0048]5)翼傘到達(dá)近地高度，采用強(qiáng)制近地盤旋，大操縱量單側(cè)下拉操縱繩，控制翼傘快速下降；
[0049]6)翼傘到達(dá)雀降高度，采用剎車段，雙側(cè)下拉翼傘操縱繩，控制系統(tǒng)安全著陸。
[0050]本發(fā)明在低空段針對翼傘高度細(xì)分了控制過程，分別執(zhí)行強(qiáng)制尋的、強(qiáng)制近地盤旋，將翼傘歸航路徑有效控制在一定范圍內(nèi)，同時(shí)，大操縱量減少了風(fēng)的影響，從而提高著陸精度。
[0051]在優(yōu)選的實(shí)施例中，
[0052]I為自旋段:
[0053]在導(dǎo)航系統(tǒng)未獲取到有效的導(dǎo)航參數(shù)前，采用小操縱量下拉單側(cè)操縱繩，系統(tǒng)在空投點(diǎn)附近盤旋下落，盤旋半徑較大，下落速度小，等待獲取有效的導(dǎo)航參數(shù)。此時(shí)，翼傘操縱量為25%H~35%H，優(yōu)選為30%H ；
[0054]2為向心段:
[0055]獲得導(dǎo)航參數(shù)后，當(dāng)L > 60%R，不斷修正翼傘飛行方向，使翼傘逐漸對準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)飛行。此時(shí)，翼傘操縱量為25%H~75%H ；
[0056]3為高空盤旋段:
[0057]當(dāng)L < R (—般情況下R:1OOm~200m)，且高度> H4，空投系統(tǒng)逐漸消耗能量，圍繞目標(biāo)點(diǎn)區(qū)域盤旋下降。此時(shí)，翼傘操縱量為為35%H~45%H，優(yōu)選為40%H ；
[0058]4為強(qiáng)制尋的段:
[0059]當(dāng)翼傘下降至預(yù)著陸高度:H4=H5+Vh.t，強(qiáng)制控制翼傘快速對準(zhǔn)目標(biāo)中心飛行。此時(shí)，翼傘操縱量為25%H~75%H ；
[0060]5為強(qiáng)制近地盤旋段:
[0061]當(dāng)翼傘下降至近地高度:H5=H6+Vh.60%t，強(qiáng)制控制翼傘在最接近目標(biāo)點(diǎn)中心的位置快速盤旋下落。此時(shí)，翼傘操縱量為70%H~80%H，優(yōu)選為75%H ；
[0062]6為剎車段:
[0063]當(dāng)翼傘下降至著陸高度:H6= [Η/ (2πr.reν)+3]ν?!，啟動(dòng)剎車，采用滿行程操縱量下拉雙側(cè)操縱繩，使系統(tǒng)垂直落速迅速減小，安全著陸。
[0064]其中，
[0065]L:翼傘距離著陸點(diǎn)的水平距離；
[0066]R: IOOm ~200m ；
[0067]H:翼傘操縱繩最大操縱量；
[0068]r:電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絞盤的半徑；
[0069]rev:電機(jī)的轉(zhuǎn)速；[0070]Vh:翼傘的下降速度；
[0071]t:翼傘旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。
[0072]本發(fā)明的翼傘歸航控制系統(tǒng)如圖2所示，其包含導(dǎo)航模塊、翼傘控制模塊、驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、反饋電位器等單元。翼傘控制信號經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作。電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對翼傘操縱繩卷入或釋放，反饋電位器同步感知電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，反饋至翼傘控制模塊，翼傘控制模塊接收反饋電位器感知的電機(jī)位置信息，與翼傘分段控制設(shè)定的操縱量進(jìn)行比較，判定電機(jī)是否到位，發(fā)出停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的信號。
[0073]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、通過導(dǎo)航模塊獲得翼傘的導(dǎo)航參數(shù)，包括翼傘的位置、高度、速度、飛行方向與目標(biāo)中心的偏航角； 52、導(dǎo)航模塊對獲取的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，將有效數(shù)據(jù)輸出至翼傘控制模塊； 53、通過翼傘控制模塊對導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判別，按照細(xì)分分段的方法，發(fā)出控制信號，細(xì)分分段方法及各段控制策略為: O導(dǎo)航參數(shù)無效，采用自旋段，單側(cè)下拉翼傘操縱繩，控制翼傘在空投點(diǎn)附近區(qū)域盤旋下落，等待獲取有效導(dǎo)航參數(shù)； 2)在獲取有效導(dǎo)航參數(shù)之后，采用向心段，控制翼傘按照徑向歸航的方式朝目標(biāo)中心滑翔飛行； 3)翼傘滑翔飛行至目標(biāo)區(qū)域范圍后，采用高空盤旋段，控制翼傘不超出盤旋外徑區(qū)域內(nèi)下落； 4)翼傘降高至預(yù)著陸高度，采用強(qiáng)制尋的段，控制翼傘飛向目標(biāo)中心； 5)翼傘到達(dá)近地高度，采用強(qiáng)制近地盤旋段，單側(cè)下拉操縱繩，控制翼傘快速下降； 6)翼傘到達(dá)雀降高度，采用剎車段，雙側(cè)下拉翼傘操縱繩，控制系統(tǒng)安全著陸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在自旋段，翼傘操縱量為25%H~35%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在向心段，翼傘操縱量為25%H~75%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在高空盤旋段，翼傘操縱量為35%H~45%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在強(qiáng)制尋的段，翼傘操縱量為25%H~75%H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在強(qiáng)制近地盤旋段，翼傘操縱量為70ffi~80ffi，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于，在剎車段，翼傘操縱量為滿行程操縱量H，H為翼傘操縱繩最大操縱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)分分段的翼傘歸航控制方法，其特征在于， 當(dāng)L≥60%R時(shí)，進(jìn)入向心段； 當(dāng)L < R，且高度> H4時(shí)，進(jìn)入高空盤旋段； 當(dāng)翼傘下降至預(yù)著陸高度:H4=H5+Vh.t時(shí),進(jìn)入強(qiáng)制尋的段； 當(dāng)翼傘下降至近地高度:H5=H6+Vh.60%t,進(jìn)入強(qiáng)制近地盤旋段； 當(dāng)翼傘下降至著陸高度:H6= [H/ (2 π r.rev)+3] Vh,進(jìn)入剎車段; 其中， L:翼傘距離著陸點(diǎn)的水平距離；
R:100m ~200m ； H:翼傘操縱繩最大操縱量； r:電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)絞盤的半徑； rev:電機(jī)的轉(zhuǎn)速；Vh: 翼傘的下降速度；t:翼傘旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。
【文檔編號】G05D1/10GK103529851SQ201310520591
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】劉琦, 賀喜, 龐桂林 申請人:航宇救生裝備有限公司