1.一种固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,根据已知的机场跑道绝对位置坐标构造一条直线航线和四条与直线航线相切的圆弧航线;
S2,获取所述固定翼无人机实时的位置信息,并根据所述实时的位置信息计算所述固定翼无人机距所述直线航线端点的地面距离;
S3,根据所述地面距离确定着陆起始点和理想着陆点坐标,并计算所述固定翼无人机距位于所述着陆起始点两侧的圆弧航线圆心点的直线距离,以及根据所述直线距离确定切入所述直线航线的圆弧航线;
S4,获取所述固定翼无人机实时的地速和航迹角,并根据所述实时的地速、航迹角和位置信息计算所述固定翼无人机的横侧向加速度制导信号。
2.根据权利要求1所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述步骤S1包括:根据已知的机场跑道绝对位置坐标获取机场跑道中心点坐标和机场跑道中心线方位角,并在所述机场跑道中心线上构造两个坐标点,构成所述直线航线;
在每个所述坐标点的两侧分别构造一个与所述直线航线相切的圆弧航线。
3.根据权利要求2所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述直线航线的长度为所述固定翼无人机最大升阻比点对应的飞行地速对应的最短减速距离。
4.根据权利要求2所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述四条圆弧航线的半径为所述固定翼无人机最大升阻比点对应的飞行地速和45°滚转坡度所共同决定的转弯半径R。
5.根据权利要求1或2所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述位置信息包括经纬度坐标,所述步骤S3包括:将地面距离相对小的坐标点作为所述固定翼无人机着陆起始点,并将地面距离相对大的坐标点作为所述固定翼无人机理想着陆点;
根据所述实时的经纬度坐标计算所述固定翼无人机当前位置距所述着陆起始点两侧的圆弧航线圆心点的直线距离,并将直线距离相对小的圆心点所在的圆弧航线确定为所述固定翼无人机切入所述直线航线的圆弧航线。
6.根据权利要求5所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述固定翼无人机应急返航航线由所述直线航线和所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线组成。
7.根据权利要求5所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述步骤S4包括:获取所述固定翼无人机实时的地速,并根据所述实时的地速计算所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线的最大制导半径和所述直线航线的最大制导半径;
获取所述固定翼无人机实时的航迹角,根据所述固定翼无人机实时的经纬度坐标和所述固定翼无人机实时的航迹角计算所述固定翼无人机距直线航线的地面距离、到所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线圆心点的方位角和到直线航线的垂直方位角;
根据所述固定翼无人机距所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线圆心点的直线距离、距直线航线的地面距离、到所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线圆心点的方位角、到直线航线的垂直方位角计算圆弧航线制导夹角和直线航线制导夹角;
根据所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线的最大制导半径、制导夹角和所述直线航线的最大制导半径、制导夹角,计算所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线横侧向加速度制导信号和直线航线横侧向加速度制导信号。
8.根据权利要求7所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述圆弧航线的最大制导半径和所述直线航线的最大制导半径分别对应为:Lc=2*lg(Vg)*R
Ln=2*lg(Vg)*Sqrt(D_os)
其中,lg为对数函数,Vg为地速,R为圆弧航线的半径,Sqrt为开平方,D_os为直线航线的长度;
所述固定翼无人机距距直线航线的地面距离、到所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线圆心点的方位角、到直线航线的垂直方位角分别对应为:Dn=sin(Psi-∠A)*D_os
Psi_c=arctan(YS1/XS1)
Psi_n=∠A+sign(Psi-∠A)*90
其中,sin为正弦函数,Psi为实时的航迹角,arctan为反正切函数,∠A为机场跑道中心线方位角,sign为符号函数;
所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线制导夹角和所述直线航线制导夹角分别对应为:其中,Dc为固定翼无人机距确定的切入所述直线航线的圆弧航线圆心点的直线距离,arccos为反余弦函数。
9.根据权利要求8所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线横侧向加速度制导信号和所述直线航线横侧向加速度制导信号分别对应为:Ayg_c=2*(Vg)2*sin(Dpsi_c)/Lc
Ayg_n=2*(Vg)2*sin(Dpsi_n)/Ln。
10.根据权利要求9所述的固定翼无人机应急返航航线规划及横侧向制导方法,其特征在于,所述固定翼无人机先跟踪所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线,并在距着陆起始点的距离小于三分之一的所述确定的切入所述直线航线的圆弧航线的最大制导半径,并且实时的航迹角与机场跑道中心线方位角的差的绝对值小于30°时切入所述直线航线。