驟四：若上述步驟三確定總距達(dá)到預(yù)離地總距δ OTl_rff，飛行控制系統(tǒng)開(kāi)始調(diào) 用基本控制律，對(duì)直升機(jī)施加平面位置和姿態(tài)控制，總距通道繼續(xù)自增直到直升機(jī)完全離 地；
[0079] 步驟五：若上述步驟四確定直升機(jī)處于離地狀態(tài)，自動(dòng)起飛進(jìn)入垂直爬升階段， 將離地總距作為起飛配平總距，開(kāi)始調(diào)用垂向通道控制律直到直升機(jī)高度接近預(yù)定起飛高 度；
[0080] 步驟六：若上述步驟五確定直升機(jī)高度接近預(yù)定起飛高度，自動(dòng)起飛進(jìn)入定點(diǎn)懸 停階段，開(kāi)啟調(diào)用定點(diǎn)懸?？刂坡桑鄙龣C(jī)自動(dòng)起飛過(guò)程結(jié)束。
[0081] 其中，步驟一中所述的"對(duì)是否響應(yīng)起飛指令做出判斷"，其具體實(shí)施步驟為：
[0082] (I. 1)判斷直升機(jī)當(dāng)前是否處于地面停留狀態(tài)，【具體實(shí)施方式】如下：
[0083] (a)如圖3所示，在直升機(jī)起落架上添加4個(gè)限位開(kāi)關(guān)，分別安裝在起落架的四個(gè) 角落，保證直升機(jī)在地面停留狀態(tài)時(shí)都可以使其中至少一個(gè)限位開(kāi)關(guān)的狀態(tài)發(fā)生改變；
[0084] (b)如圖4所示，四個(gè)限位開(kāi)關(guān)并聯(lián)接入判斷電路。若直升機(jī)起落架離地時(shí)，四個(gè) 限位開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)，電路也處于斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸入量變?yōu)?,從而告知控制系 統(tǒng)直升機(jī)當(dāng)前處于離地狀態(tài)；若直升機(jī)起落架接地時(shí)，四個(gè)限位開(kāi)關(guān)中至少有一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn) 入閉合狀態(tài)，電路接通，AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有電壓值輸入，從而告知控制系統(tǒng)直升機(jī)當(dāng)前處于地面 停留狀態(tài)；
[0085] (1. 2)若步驟（I. 1)確定直升機(jī)當(dāng)前處于地面停留狀態(tài)，則調(diào)用舵機(jī)自檢程序?qū)?直升機(jī)伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行自檢；否則，不滿足自動(dòng)起飛條件，并將此信息反饋至飛行控制系統(tǒng)；
[0086] (1. 3)若步驟（1. 2)確定直升機(jī)伺服機(jī)構(gòu)自檢回報(bào)狀態(tài)正常，則說(shuō)明無(wú)人直升機(jī) 滿足自動(dòng)起飛條件；否則，不滿足自動(dòng)起飛條件；將直升機(jī)是否滿足起飛條件反饋至飛行 控制系統(tǒng)。
[0087] 其中，步驟二所述的"飛行控制系統(tǒng)開(kāi)始記錄當(dāng)前停留位置的經(jīng)度、煒度、高度和 偏航角信息，并求取平均值"，其計(jì)算公式如下：
[0089] 式中，Bn、Ln、Ηη、Φ "分別為每個(gè)周期記錄的煒度值、經(jīng)度值、高度值和偏航角，N為 記錄的總周期數(shù)，Bp_a"、L p_a"、Hp_a"、分別為求取的煒度平均值、經(jīng)度平均值、高度平均 值和偏航角平均值。
[0090] 其中，步驟三所述的"總距δ 開(kāi)始按照一定速率自增到預(yù)離地總距δ OTl c]ff"，其 具體實(shí)施步驟為：
[0091] (3. 1)總距δ 開(kāi)始按照一定速率自增；
[0092] (3. 2)若步驟（3. 1)中的δ ral滿足δ ral< δ ral_rff，則重復(fù)步驟（3. 1);否則，總距 S ^達(dá)到預(yù)離地總距δ ral_rff，停止自增，并將此信息反饋至飛行控制系統(tǒng)。
[0093] 其中，步驟（3. 1)中所述的"總距δ ral開(kāi)始按照一定速率自增"，其計(jì)算公式如下：
[0095] 式中，。為自檢后總距初始值為總距自增速率；t為總距自增時(shí)間。
[0096] 其中，步驟四所述的"對(duì)外環(huán)和航向角施加位置和航向控制"，其跟蹤期望值的具 體計(jì)算公式如下：
[0098] 式中，BE，LE，別為煒度期望值、經(jīng)度期望值和偏航角期望值；B p_aw，Lp_a"，、 a"為步驟二求取的煒度平均值、經(jīng)度平均值和偏航角平均值。
[0099] 其中，步驟四所述的"總距通道繼續(xù)自增直到直升機(jī)完全離地"，其具體實(shí)施步驟 為：
[0100] (4. 1)總距通道繼續(xù)以一定速率自增；
[0101] (4. 2)根據(jù)直升機(jī)的著陸傳感器狀態(tài)和相對(duì)高度測(cè)量計(jì)共同判斷直升機(jī)是否完全 離地，【具體實(shí)施方式】如下：
[0102] (a)著陸傳感器狀態(tài)獲取同步驟（I. 1)所示；
[0103] (b)相對(duì)高度測(cè)量計(jì)采用超聲波高度測(cè)量計(jì)，具體采集方式如圖5所示：超聲波傳 感器的測(cè)高范圍為0. 3-8. 0m，輸出為電壓值，范圍為O-lOv，測(cè)量高度與輸出電壓呈線性關(guān) 系。輸出是模擬信號(hào)量，因此設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將超聲波輸出的電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從 而獲得相對(duì)高度信息；
[0104] (C)當(dāng)直升機(jī)處于地面停留時(shí)，超聲波高度為11_，因此，若著陸傳感器處于離地狀 態(tài)且超聲波高度hUA> h _持續(xù)5個(gè)周期，則確定直升機(jī)完全離地；否則，確定直升機(jī)尚未完 全離地；
[0105] (4. 3)若步驟（4. 2)確定直升機(jī)尚未完全離地，則重復(fù)步驟（4. 1);否則，總距停止 自增，并將直升機(jī)完全離地狀態(tài)反饋至飛行控制系統(tǒng)。
[0106] 其中，步驟五所述的"開(kāi)始調(diào)用垂向通道控制律直到直升機(jī)高度接近預(yù)定起飛高 度"，其具體實(shí)施步驟為：
[0107] (5. 1)調(diào)用垂向速度跟蹤控制律，特定垂向速度期望為直升機(jī)相對(duì)高度的函數(shù)，特 定垂向高度期望為直升機(jī)相對(duì)高度的函數(shù)；
[0108] (5. 2)若直升機(jī)的相對(duì)高度hg滿足I h g_h。I < c時(shí)，確定直升機(jī)滿足接近起飛高度 的條件，并將此狀態(tài)返回至飛行控制系統(tǒng)；否則，繼續(xù)步驟（5. 1)。
[0109] 其中，如圖6所示，步驟（5. 1)中所述的"特定垂向速度期望為直升機(jī)相對(duì)高度的 函數(shù)"，其具體計(jì)算公式如下：
[0110] a)直升機(jī)相對(duì)地面高度hg小于特定相對(duì)高度hlOT時(shí)，特定垂向速度期望w。為定值 W]_ow，
[0111] b)直升機(jī)相對(duì)地面高度hg介于特定相對(duì)高度h lOT和相對(duì)高度h hlgh之間時(shí)，特定垂 向速度期望W。由如下公式確定：
[0113] c)直升機(jī)相對(duì)地面高度hg大于特定相對(duì)高度，特定垂向速度期望w。為定 值0〇
[0114] 其中，如圖7所示，步驟（5.1)中所述的"特定垂向高度期望為直升機(jī)相對(duì)高度的 函數(shù)"，其具體計(jì)算公式如下：
[0115] a)直升機(jī)相對(duì)地面高度h/j、于特定相對(duì)高度hlOT時(shí)，特定垂向高度期望H。為當(dāng)前 高度值H ;
[0116] b)直升機(jī)相對(duì)地面高度hg介于特定相對(duì)高度h lOT和相對(duì)高度h hlgh之間時(shí)，特定垂 向高度期望H。為當(dāng)前高度值H ;
[0117] c)直升機(jī)相對(duì)地面高度hg大于特定相對(duì)高度hhlgdt，特定垂向高度期望H。為"自 主起飛準(zhǔn)備"階段記錄的高度平均值H p aw加上起飛高度設(shè)定值h yakraff。
[0118] 本發(fā)明的小型無(wú)人機(jī)自動(dòng)起飛控制策略在實(shí)際使用時(shí)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0119] (1)所設(shè)計(jì)的著陸傳感器易于實(shí)現(xiàn)和采集，不需增加復(fù)雜的儀器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)成本 低，重量輕，能實(shí)時(shí)反饋直升機(jī)的離地和接地狀態(tài)；
[0120] (2)設(shè)計(jì)的控制策略主要是自動(dòng)起飛過(guò)程的規(guī)劃，不涉及復(fù)雜的控制算法，邏輯清 晰，不增加飛控計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)；
[0121] (3)設(shè)計(jì)的地面準(zhǔn)備階段向垂直爬升階段的過(guò)渡方案能保證直升機(jī)姿態(tài)的穩(wěn)定、 抑制直升機(jī)地面滑移的產(chǎn)生，確保直升機(jī)從地面狀態(tài)向空中飛行狀態(tài)的平穩(wěn)過(guò)渡；
[0122] (4)設(shè)計(jì)了直升機(jī)在垂直爬升階段的高度通道控制方案，避免了近地階段GPS信 息受地面雜波干擾以及障礙物遮擋出現(xiàn)的誤差影響，采用速度反饋跟蹤特定的垂向速度期 望，使得直升機(jī)高度平穩(wěn)上升；
[0123] (5)特定垂向期望速度曲線和特定垂向期望高度曲線的合理規(guī)劃，保證直升機(jī)在 近地階段避免垂向通道的劇烈波動(dòng)引起直升機(jī)的側(cè)翻；
[0124] (6)直升機(jī)在最后階段跟蹤起飛高度，保證直升機(jī)精確跟蹤設(shè)定起飛高度。
【主權(quán)項(xiàng)】
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