固定翼无人机航迹跟踪抗风性研究

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2022.01.006

摘要/Abstract

摘要：

无人机作为一种新型军事装备，具有广泛的作战应用场景。无人机的航迹跟踪性能和抗干扰能力是其安全完成飞行任务的保障，随着现代战争作战环境日益复杂，无人机飞行将面临更大的挑战。针对目前固定翼无人机在飞行过程中受风扰影响严重的问题，设计了一种具有抗风性的航迹跟踪方法。利用非线性导引原理实现对航迹的跟踪，并通过引入反馈消除了风扰条件下飞行轨迹与期望航迹之间存在的静差。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。

关键词: 固定翼无人机, 导航控制, 航迹跟踪, 抗风性能, 非线性导引法

Abstract:

As a new type of military equipment， unmanned aerial vehicle（UAV） has a wide range of operational applications. The path tracking performance and anti-jamming capability of UAV are the guarantee of its safe completion of flight missions. With the increasingly complex operational environment of modern war ， UAV flight will face greater challenges. In order to solve the problem that the fixed-wing UAV is seriously affected by wind disturbance during flight， a path tracking method with wind resistance is designed. The nonlinear guidance principle is used to track the path， and the static deviation between the flight path and the expected path is eliminated by introducing feedback. Finally， the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by simulation.

Key words: fixed-wing UAV（unmanned aerial vehicle）, navigation control, path tracking, wind resistance, nonlinear guidance method

中图分类号:

V249.3

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图/表 9

图1 无人机在风场中的运动模型

Fig.1 Motion model of UAV in wind field

图2 无人机航迹跟踪控制系统结构图

Fig.2 Structure diagram of UAV path tracking control system

图3 非线性跟踪算法示意图

Fig. 3 Schematic diagram of nonlinear tracking algorithm

图4 无人机倾斜转弯受力示意图

Fig. 4 Schematic diagram of force on UAV incline turn

图5 无人机在无风条件下的航迹跟踪效果

Fig. 5 Path tracking effect of UAV under windless condition

图6 无人机在无风条件下的航迹偏差

Fig. 6 Path deviation of UAV under windless condition

图7 无人机在风扰条件下的航迹跟踪效果

Fig. 7 Path tracking effect of UAV under wind disturbance condition

图8 改进后算法在风扰条件下的航迹跟踪效果

Fig. 8 Path tracking effect of the improved algorithm under wind disturbance condition

图9 南北航向上的航迹偏差对比

Fig. 9 Comparison of path deviations on north and south heading

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