进场雷达引导的无人机自主着陆过程仿真研究

摘要

进场雷达引导无人机自主着陆是无人机着陆的主要方式之一，由于进场引导雷达在引导无人机自主着陆的过程中，只能测量无人机在空中的位置参数，而不能测量出无人机的飞行姿态，而无人机在着陆过程中以及触地时的姿态、垂直速度对无人机自主着陆的安全性至关重要，本文通过对进场雷达引导无人机自主着陆过程进行仿真，并对仿真结果进行分析，研究无人机在自主着陆过程中飞行参数的变化规律，以提高无人机自主着陆的安全性和准确性，具体内容如下。
　　首先对无人机自主着陆过程进行分析，其主要过程包括平飞段、下滑段、拉平段，并对各个阶段所受的气动力特性进行分析，总结了计算气动力和气动力矩的公式以及气动力系数、气动力矩系数的构成及含义，并对仿真计算中采用的无人机结构参数和气动参数进行分析和整理，得出完整的无人机数据并用于仿真。
　　其次建立了完整的无人机六自由度非线性数学模型，并对描述无人运动方程常用的坐标系与坐标变换进行了介绍，确定了求解无人机非线性运动方程的计算方法，即标准的四阶龙格—库塔法，并对该方法的可靠性和准确性进行了分析和验证。对无人机的纵向控制和横向控制进行了分析并设计了无人机的纵向控制回路和横向控制回路，通过Matlab/Simulink仿真建模验证了所设计的控制系统与采用的计算方法的准确性和可靠性。
　　然后通过计算得出无人机的初始参数，并对雷达引导无人机自主着陆过程进行仿真分析，得出了无人机在着陆过程中俯仰角、俯仰角速度、攻角、垂直速度、飞行轨迹的变化规律，并对变化规律进行了详细的分析，找出了这些参数的突变位置和最大变化量。
　　最后在进场雷达引导无人机自主着陆的基础上，通过分析得出了某型无人机自主着陆的性能，主要包括航程、着陆所需时间、垂直速度、触地姿态，并确定着陆过程中的危险位置。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 无人机国内外发展现状

1.3 无人机自主着陆概述

1.4 进场雷达引导无人机自主着陆过程

1.5 本文的研究背景及意义

1.6 本论文的主要内容安排

第2章 无人机自主着陆气动力特性与基本数据分析

2.1 平飞段无人机气动力特性分析

2.2 下滑段无人机气动力特性分析

2.3 拉平段无人机气动力特性分析

2.4 无人机空气动力系数与空气动力的计算

2.5 无人机的构造参数

2.6 无人机的气动参数

2.7 本章小结

第3章 无人机数学模型的建立与数值求解

3.1 常用的坐标系

3.2 坐标系变换

3.3俄体系下的无人机数学建模

3.4无人机运动方程的线性化

3.5 无人机运动方程的配平

3.6 六自由度无人机运动方程的数值求解

3.7 本章小结

第4章 无人机自主着陆控制系统设计

4.1 无人机自主飞行航迹设计

4.2 无人机自主着陆纵向控制系统设计

4.3 无人机横向控制系统设计

4.4 本章小结

第5章 进场雷达引导无人机自主着陆仿真模块设计与验证

5.1 进场雷达引导无人机自主着陆仿真总体结构

5.2 运动方程的模块化设计

5.3 雷达引导模块设计

5.4 无人机自主着陆纵向控制系统模块设计

5.5 横向控制系统模块设计

5.6 发动机模块设计

5.7 仿真计算方法的设置与验证

5.8 本章小结

第6章 进场雷达引导无人机自主着陆过程仿真

6.1 无人机自主着陆的初始状态

6.2 无人机自主着陆的预设航迹

6.3 无人机自主着陆仿真结果及分析

6.4 某型无人机雷达引导自主着陆性能

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

硕士期间发表的论文及学术成果

参加科研项目

发表论文

致谢

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