一种适用于地形约束条件下的无人机起落航线编排方法

摘要

本发明公开了一种适用于地形约束条件下的无人机起落航线编排方法，属于无人机航路规划领域。本发明可以在机场附近存在较多地形障碍的背景下，从现有的无人机起落航线编排方法出发，在机场有限净空区域内，因地制宜，根据航点间的切换距离D、起落架收放最长时间T、相邻航线构成的转弯角等因素搜索出构成航线的候选航路点，使得无人机安全自主起降飞行。本发明增设了收放起落架的观测点M，提高了无人机的安全保障能力；将起落架安全收放所需的最长时间设置为约束条件，减弱了收放起落架动作对无人机航向控制的耦合作用；本发明提供的编排方法简单，易于操作。

主权项

1.一种适用于地形约束条件下的无人机起落航线编排方法，其特征在于：步骤一：根据机场地形测绘图，确定起落航线编排的区域；步骤二：按照传统五边航线进场着陆的航线编排方法，根据航路点间的切换距离D，确定航路点0到航路点1以及航路点4到航路点5的最短距离为2D，并且航向均垂直于跑道的中心线；按照传统五边航线编排方法确定航路点1、航路点2、航路点3、航路点4的位置；根据预设置航路点0及航路点5的航线编排区域内是否存在地形障碍，对航路点0和航路点5的位置分别进行如下编排：(a)若预设置航路点0及航路点5与地形障碍的距离均大于飞行的安全距离，则按照传统航线编排方式进行航线编排；(b)若预设置航路点0及航路点5与地形障碍的距离中，其中一个距离小于飞行安全距离，则转入步骤三；当两个距离均小于飞行安全距离，则转入步骤四；步骤三：按照传统五边航线编排方法，固定位于安全区域内航路点的位置；其次确定放起落架观测点M的位置，将航路点0向靠近机场的一侧拖动，拖动后得到一系列的候选航路点集合,若航路点集合中的元素满足以下四个约束条件，则将其确定为航路点，记作航路点K：(1)航路点K与地形障碍物的距离大于飞行安全距离；(2)航路点K与航路点1构成的航线与跑道中心线方向的夹角α≥45°；(3)航路点K、观测点M构成的航线与航路点K、航路点1构成的航线的夹角β≥90°；(4)航路点K、观测点M的距离L_KM≥3Tv，以保证飞机正向着陆时起落架的安全收放，其中v是飞机在观测点M和航路点K间的飞行速度，T是起落架安全收放所需的最长时间；最后，将起落航路点N布置于沿航路点K到观测点M方向的延长线上，航路点N与观测点M之间的距离和观测点M和航路点K之间的距离相同，并使得航路点1—航路点K—航路点M—航路点N—航路点5—航路点4—航路点1构成封闭多边形；步骤四：航路点0和航路点5的安全区域内均存在地形障碍，首先按照步骤三中所述的方法确定航路点K、观测点M和航路点N的位置，以观测点M和跑道中心的连线为分界线，在所述分界线的左侧范围内确定航路点K，作为航路点0的位置；右侧范围内确定航路点N，若此时航路点N在威胁区域内，则调整航路点K的位置直至航路点N位于安全区域；按照如下的约束条件确定航路点P，作为航路点5的位置：(1)航路点P与地形障碍物的距离大于飞行安全距离；(2)航路点P与航路点4构成的航线与跑道中心线方向的夹角θ≥45°；(3)航路点P、航路点4构成的航线与航路点P、航路点N构成的航线的夹角γ≥90°；最终使得航路点1—航路点K—观测点M—航路点N—航路点P—航路点4—航路点3—航路点2—航路点1构成封闭多边形。