基于矢量场法的无人机三维路径跟踪控制

来源：机械与电子杂志2021年第10期北京时间：

作者：颜宗渊;王道波;王博航;周晨昶;姜燕

单位：南京航空航天大学自动化学院,江苏 南京 ２１１１０６

摘要：为实现固定翼无人机自主跟踪预定的三维路径,提出了一种基于矢量场法的三维路径跟踪算法.建立了固定翼无人机的运动学模型,并介绍了用于三维路径跟踪的矢量场法,分别推导得出了直线路径和螺旋线路径跟踪所需的期望速度矢量,得到跟随路径所需的期望航向角和航迹角,为无人机横向通道控制和纵向通道控制提供输入,将无人机引导到预定的轨迹上.此外,针对航段切换问题,提出了一种基于圆角几何的切换策略,采用螺旋线来拟合相邻航段,根据无人机是否通过半平面作为切换准则,实现无人机平滑过渡相邻航段.通过仿真实验评估该算法在不同初始条件下的性能,结果表明该方法能使无人机跟踪预定的三维路径,且具有良好的跟踪性能.

关键词：固定翼无人机;路径跟踪;矢量场法;制导律算法