雷达性能对无人机着陆引导精度的影响.pdf

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1、第31卷第9期计算机仿真2014年9月文章编号：1006—9348(2014)09—0046—05雷达性能对无人机着陆引导精度的影响李继广，董彦非(南昌航空大学飞行器工程学院，江西南昌330063)摘要：在无人机着陆精度优化的过程中，延迟和跳点是雷达引导无人机着陆过程中常见的问题。针对上述问题，建立了雷达引导无人机着陆的纵向运动模型，并在此基础上开展了研究。得出了延迟效应、跳点强度和跳点数量对无人机着陆引导精度的影响，并对仿真结果做出了理论分析，提出了工程上可行的解决方案。上述研究有利于了解影响雷达对无人机着陆误差的原因，为提高雷

2、达的设计性能提供了理论依据和解决问题的方案。关键词：雷达引导着陆；延迟；跳点中图分类号：V271．4；E926文献标识码：BInfluenceofRadarPerformanceonUAVLandingGuidancePrecisionLIJi-guang，DONGYan-fei(SchoolofAircraftEngineering，NanchangHangkongUniversity，Nanchang，330063，China)ABSTRACT：Delaysandjumpingpointarecommonproblemsdur

3、ingradarvectoringUAVlanding．To90lvetheseproblems，alongitudinalmotionmodelofradarvectoringUAVlandingisestablished．Andonthisbasis，theinflu-enceofdelays，strengthandhopnumberofjumpingpointsontheUAVlandingguidanceaccuracyisobtained．Theo—reticalanalysisandsimulationresuhsar

4、egiventoprovideaviablesolutiontotheseproblems．KEYWORDS：Radarguidedlandings；Delayedeffects；Hopproblem1引言飞机的进场和着陆是飞行过程中相对复杂的阶段，飞行状态(速度、高度、航向等)、发动机工作状态都有很大的变化。飞机在进场着陆阶段是最繁忙，最不稳定的阶段¨1。据统计，从1980年到1996年，全世界运输机共发生重大飞行事故621起，其中，被航空运输界称为“航空杀手”的重大进近着陆事故为287起，占46％。287起重大进近着陆事故共造

5、成7185人死亡，平均每起事故死亡25人，占平均机载人员的63％[23。发生在进近着陆阶段的287起事故中，进近阶段占97起；按飞机状态分析，飞机失去控制或在恶劣气象条件下坠毁占131起，可控飞机撞地占120起。31。由于无人机质量轻、控制系统智能化程度低等原因，无人机的着陆事故比有人驾驶飞机更高。因此对飞机的进场着陆过程进行精确的引导是降低飞行事故的有效手段之一。着陆雷达是地面雷达引导着陆系统中的重要部分，装备于军、民用机场，可探测进场空域内的飞机飞行参数，用以在各种复杂气象条件下引导【3J。在多数情况下，精密进场引导着陆雷达能

6、够为无人机提供全天候的引导着陆精度，因此得基金项目：航空科学基金(2011ZA56001)；江西省研究生创新基金(YC2013-$204)收稿日期：2013—08-31修回日期：2013—11-28-———46--——到了普遍的应用。但是，雷达从测量、数据处理、反馈给无人机这一过程所造成的延时问题和雷达测量过程中不确定因素造成个别位点误差过大的跳点问题始终不能得到有效地解决。本文针对雷达引导无人机着陆过程中的延时和跳点问题开展研究，以确定该问题对无人机着陆精度的影响㈨“。2雷达引导无人机着陆纵向模型雷达引导无人机的着陆是以雷达测量

7、的无人机空间位置坐标和预定着陆下滑线之间的差值做为反馈调节信号的输入对无人机的着陆进行调整的过程。典型的雷达引导着陆为无人机到达着陆捕获窗口后被雷达捕获，然后在雷达的引导下完成着落过程。雷达引导无人机着陆的过程可具体描述为：精密引导着陆雷达测量出无人机所在的具体位置，并和预先设定的最优下滑轨迹所示的位置进行比较，产生出一组误差信息。然后该组误差信息反馈给无人机的控制系统，控制系统依据该组误差信息向各执行舵面发出调整动作指令以调整无人机的当前运动进而消除误差。根据飞行力学的相关原理和无人机的机体特点，雷达引导无人机的着陆的纵向运动调

8、节过程为：纵向误差调整指令由控制系统作用于无人机上的发动机，若无人机的实际为小于预定位置，即误差信号为负值，则增大发动机的推力，使无人机的速度增加，消除误差的存在；反之，则减小发动机的推力。垂向误差指令由控制系统作用于无人机的平尾，以产生俯仰力矩以