黃 琴

(四川科技職業(yè)學(xué)院 互聯(lián)網(wǎng)學(xué)院，四川 眉山 620500)

0 引言

北斗通信系統(tǒng)是由空間段、地面段、用戶段三部分共同組成的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)為各類接入用戶提供全天候的定位與導(dǎo)航服務(wù)，且具備較強(qiáng)的短報(bào)文通信與傳輸能力，可將數(shù)據(jù)信息文件的精度細(xì)化至微米級(jí)別。在實(shí)際應(yīng)用過程中，北斗通信系統(tǒng)對(duì)于短報(bào)文數(shù)據(jù)的測(cè)速精度可以達(dá)到0.2米/秒，而對(duì)于協(xié)議文本的授時(shí)精度則能夠超過10米/秒。北斗星基作為北斗通信系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)，能夠借助衛(wèi)星導(dǎo)航轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)傳輸文件信息進(jìn)行處理，并可以借助電離層設(shè)備、星歷主板等元件結(jié)構(gòu)，完成對(duì)報(bào)文信息參量的修正與轉(zhuǎn)換[1-2]。在此過程中，由于核心通信設(shè)備的存在，短報(bào)文數(shù)據(jù)之間的連接關(guān)系能夠得到較好保證，一方面促進(jìn)了北斗星基中的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)存速率，另一方面也避免了空間通信主機(jī)對(duì)于短報(bào)文傳輸數(shù)據(jù)的抑制性影響。與有人駕駛的飛機(jī)相比，無人機(jī)飛行器的適用性更強(qiáng)，能夠適應(yīng)各種不同的任務(wù)環(huán)境，且由于其主體結(jié)構(gòu)的物理重量水平相對(duì)較低，在完成飛行運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將航拍攝像頭等設(shè)備直接放置在機(jī)體表面[3]。在實(shí)際應(yīng)用過程中，無人機(jī)飛行器運(yùn)動(dòng)軌跡的起伏形式較為明顯，因此對(duì)于核心控制主機(jī)來說，其在俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角層面所獲得的軌跡跟蹤結(jié)果始終難以與飛行器設(shè)備的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡保持一致。

針對(duì)上述背景，國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者對(duì)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制做出了研究。文獻(xiàn)[4]提出基于最優(yōu)迭代學(xué)習(xí)控制的四旋翼無人機(jī)軌跡跟蹤控制方法。針對(duì)四旋翼無人飛行器存在的外部干擾，建立了離散的擾動(dòng)模型，利用Lya-Punov法證明了其收斂性，并對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償，采用最優(yōu)化的迭代式學(xué)習(xí)控制器，以確保四旋翼無人飛行器的期望航跡跟蹤誤差逐漸收斂，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制。該方法的控制耗時(shí)較長(zhǎng)。文獻(xiàn)[5]提出基于增量非線性動(dòng)態(tài)反演和微分平度的四軸飛行器軌跡跟蹤控制技術(shù)。提出了一種新的控制律，用于跟蹤位置和偏航角及其高達(dá)四階的導(dǎo)數(shù)。根據(jù)四軸飛行器動(dòng)力學(xué)的差分平坦度，使用角速率和角加速度的前饋輸入來跟蹤加速度?？焖俑櫺枰苯涌刂栖嚿砼ぞ?，通過光學(xué)編碼器的測(cè)量值的閉環(huán)電機(jī)速度控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)身扭矩控制。該控制器利用增量非線性動(dòng)態(tài)反演來跟蹤線性和角加速度，但該方法存在外部干擾，例如空氣動(dòng)力阻力，影響無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制的準(zhǔn)確性。

為避免上述情況的發(fā)生，基于自適應(yīng)積分反步法的應(yīng)用系統(tǒng)利用PD控制器記錄無人機(jī)飛行器所處的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)位置，再根據(jù)自適應(yīng)法則，確定軌跡節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性關(guān)系，從而將各個(gè)跟蹤節(jié)點(diǎn)有序串聯(lián)起來[4]。然而此系統(tǒng)的應(yīng)用能力有限，并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)整條無人機(jī)行進(jìn)軌跡的準(zhǔn)確追蹤與控制。為解決此問題，引入北斗通信技術(shù)并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種新型的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)。

1 基于北斗通信技術(shù)的協(xié)議格式定義

無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的協(xié)議報(bào)文包含運(yùn)維報(bào)文、通知協(xié)商報(bào)文、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文3種基本表現(xiàn)類型，本章節(jié)將在北斗通信技術(shù)的支持下，針對(duì)各類的協(xié)議報(bào)文的應(yīng)用格式進(jìn)行定義。

1.1 運(yùn)維報(bào)文

在無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)中，運(yùn)維報(bào)文決定了通信數(shù)據(jù)的傳輸能力，在已知信息報(bào)文傳輸起始位置與傳輸終止位置的前提下，運(yùn)維報(bào)文中所包含的數(shù)據(jù)信息參量越多，通信數(shù)據(jù)所具備的實(shí)時(shí)傳輸能力也就越強(qiáng)[5-6]。

1)傳輸起始位置：信息報(bào)文的傳輸起始位置決定了運(yùn)維報(bào)文數(shù)據(jù)參量的最小定義條件，在北斗通信技術(shù)的作用下，每一條無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的初始節(jié)點(diǎn)都可被認(rèn)定為是運(yùn)維報(bào)文的傳輸起始位置，通常定義為d0。

2)傳輸終止位置：信息報(bào)文的傳輸終止位置決定了運(yùn)維報(bào)文數(shù)據(jù)參量的最大定義條件，在北斗通信技術(shù)的作用下，每一條無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)都可被認(rèn)定為是運(yùn)維報(bào)文的傳輸終止位置，通常定義為dδ，其中δ表示獨(dú)立無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡中的行進(jìn)節(jié)點(diǎn)分布數(shù)量。

設(shè)β表示北斗通信節(jié)點(diǎn)的分布精度系數(shù)，ΔA整個(gè)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡網(wǎng)絡(luò)中的北斗通信節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)均值。聯(lián)立上述物理量，可將基于北斗通信技術(shù)的運(yùn)維報(bào)文格式表達(dá)式定義為：

(1)

規(guī)定在系數(shù)δ取值等于自然數(shù)“1”的情況下，信息報(bào)文傳輸起始位置與傳輸終止位置完全相同，即整條無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡中只包含一個(gè)北斗通信節(jié)點(diǎn)。

1.2 通知協(xié)商報(bào)文

通知協(xié)商報(bào)文用于控制系統(tǒng)主站與無人機(jī)運(yùn)動(dòng)終端間的協(xié)商身份認(rèn)定。與運(yùn)維報(bào)文相比，該類型報(bào)文對(duì)于北斗通信節(jié)點(diǎn)的整合能力更強(qiáng)，可在加密運(yùn)算無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的同時(shí)，將節(jié)點(diǎn)跟蹤密鑰反饋回核心控制主機(jī)中，并能夠根據(jù)北斗通信節(jié)點(diǎn)的分布形式，確定無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)所處的實(shí)時(shí)傳輸位置[7]。表1反映了通知協(xié)商報(bào)文與運(yùn)維報(bào)文協(xié)議格式的對(duì)比情況。

表1 報(bào)文協(xié)議格式

對(duì)北斗通信數(shù)據(jù)進(jìn)行解密在北斗通信技術(shù)的影響下，通知協(xié)商報(bào)文可直接對(duì)控制系統(tǒng)已獲取的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，且隨著數(shù)據(jù)信息累積量的增大，報(bào)文加密模板與解密模板的編碼形式都不會(huì)發(fā)生變化[8]。

1.3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文也叫無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)調(diào)報(bào)文。在圖1所示的北斗通信環(huán)境中，由于相鄰節(jié)點(diǎn)之間的物理間隔相對(duì)較小，所以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文在軌跡跟蹤控制系統(tǒng)中不具備大量累計(jì)的能力。在實(shí)際應(yīng)用過程中，軌跡跟蹤控制主機(jī)與北斗短報(bào)文支持設(shè)備的存在數(shù)量始終相等，在北斗通信技術(shù)的作用下，無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的傳輸行為始終具有單一性，已累計(jì)的數(shù)據(jù)信息只能被數(shù)據(jù)庫主機(jī)完全存儲(chǔ)，且整個(gè)存儲(chǔ)過程中，數(shù)據(jù)信息參量的轉(zhuǎn)碼必須遵循業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文[9-10]。

圖1 北斗通信環(huán)境

(2)

對(duì)于無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)來說，北斗通信技術(shù)同時(shí)約束運(yùn)維報(bào)文、通知協(xié)商報(bào)文、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文三類協(xié)議文件的格式定義標(biāo)準(zhǔn)，且隨著通信數(shù)據(jù)累積量的增大，協(xié)議文件的轉(zhuǎn)發(fā)量也會(huì)不斷增大，但業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類報(bào)文的表現(xiàn)形式最為明顯。

2 無人機(jī)飛行原理及系統(tǒng)建模

根據(jù)基于北斗通信技術(shù)的協(xié)議格式定義條件，分析無人機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的各級(jí)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)飛行原理的深入研究。

2.1 無人機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了準(zhǔn)確跟蹤無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡，需要清楚無人機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部件的關(guān)系與實(shí)際作用能力[11-12]。無人機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1．螺旋槳；2.電機(jī)；3.狀態(tài)指示燈；4.相機(jī)；5.電源按鍵；6.天線；7.裝載于跟蹤定位芯片；8.飛行電池；9.Micro主機(jī)；10.槳葉保護(hù)罩；11.開源控制器；12.無人機(jī)運(yùn)動(dòng)拓展模塊。

電機(jī)作為整個(gè)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的電量輸出裝置，可以為螺旋槳提供大量的供應(yīng)電流，從而使其呈現(xiàn)出快速轉(zhuǎn)動(dòng)的表現(xiàn)狀態(tài)。當(dāng)電源按鍵處于閉合狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)指示燈持續(xù)亮起，此時(shí)相機(jī)會(huì)不斷對(duì)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行拍攝，并可借助北斗通信網(wǎng)絡(luò)，將所得軌跡圖像反饋回系統(tǒng)控制主機(jī)中。飛行電池負(fù)責(zé)存儲(chǔ)不能被無人機(jī)飛行器完全消耗的傳輸電流，當(dāng)電機(jī)裝置的供應(yīng)能力出現(xiàn)下降時(shí)，螺旋槳會(huì)自發(fā)調(diào)動(dòng)飛行電池中的剩余電量，從而使得無人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)得以保障。天線裝載于跟蹤定位芯片外部，可感知北斗通信節(jié)點(diǎn)發(fā)出的感應(yīng)信息，并將其反饋給Micro主機(jī)。槳葉保護(hù)罩能夠保護(hù)螺旋槳結(jié)構(gòu)，并為其提供一定的支撐作用。

開源控制器決定了無人機(jī)運(yùn)動(dòng)拓展模塊與系統(tǒng)控制主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用過程中，該結(jié)構(gòu)的連接行為受到北斗通信節(jié)點(diǎn)排列方式的直接影響。

2.2 動(dòng)力學(xué)模型

(3)

3 系統(tǒng)主控結(jié)構(gòu)

按照無人機(jī)飛行原理及標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模條件，設(shè)置主供應(yīng)電路、全驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制器等多個(gè)硬件應(yīng)用設(shè)備，從而完成基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖3可知，基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)軟件是通過北斗通信系統(tǒng)提升通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸能力，結(jié)合大量行進(jìn)姿態(tài)數(shù)據(jù)，完成對(duì)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模。硬件由主供應(yīng)電路、全驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制器及軌跡追蹤器構(gòu)成。以下對(duì)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.1 主供應(yīng)電路

主供應(yīng)電路管控?zé)o人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)中的電量傳輸行為，以THB6128主板作為核心搭建元件，可在反相器結(jié)構(gòu)的作用下，調(diào)試電量控制器兩端的電壓負(fù)載數(shù)值，從而使得主控時(shí)鐘中的直流電子始終保持相對(duì)穩(wěn)定的傳輸狀態(tài)[15]。整個(gè)主供應(yīng)電路包含4個(gè)阻值均不相同的連接電阻設(shè)備，其中R1電阻的阻值水平最高，能夠占據(jù)大量的電壓信號(hào)，從而保證無人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)能力。R2電阻、R3電阻同時(shí)調(diào)節(jié)THB6128主板中的電流輸出行為，由于二者連接阻值水平不同，所以其表現(xiàn)出來的行為水平也有所不同[16]。具體的主供應(yīng)電路連接結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 主供應(yīng)電路的連接結(jié)構(gòu)

電量控制器與核心控制時(shí)鐘保持穩(wěn)定的連接狀態(tài)，在R4電阻的作用下，控制時(shí)鐘內(nèi)積聚的電量信號(hào)越多，THB6128主板對(duì)于電量信號(hào)的輸出能力也就越強(qiáng)，此時(shí)無人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)速度也就相對(duì)較快。

3.2 全驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)

作為無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)中的動(dòng)力信號(hào)管控裝置，全驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)可以在調(diào)節(jié)無人機(jī)飛行器行進(jìn)軌跡的同時(shí)，根據(jù)已路過節(jié)點(diǎn)的排列形式，推測(cè)整條運(yùn)動(dòng)軌跡的分布狀態(tài)，并將這些信息文件反饋給核心控制主機(jī)，以便于其制定系統(tǒng)后續(xù)執(zhí)行所需的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤指令[17-18]。

在全驅(qū)動(dòng)控制面板中，SGF65C芯片、LANC2芯片同屬于主控器驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)對(duì)無人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試；PG863J芯片則主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制主機(jī)與無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡節(jié)點(diǎn)之間的跟蹤匹配關(guān)系；RL611旋鈕、Pr4-7設(shè)備總是保持并聯(lián)連接關(guān)系，并可以根據(jù)無人機(jī)飛行器的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度，確定關(guān)聯(lián)軌跡節(jié)點(diǎn)的具體分布狀態(tài)。

3.3 姿態(tài)調(diào)節(jié)器

姿態(tài)調(diào)節(jié)器負(fù)載于無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的子運(yùn)行單元之中，負(fù)責(zé)記錄無人機(jī)飛行器所表現(xiàn)出來的運(yùn)動(dòng)行為，并可以借助核心控制主機(jī)，分析整條運(yùn)動(dòng)軌跡中的通信節(jié)點(diǎn)分布形式[19]。在實(shí)際應(yīng)用過程中，姿態(tài)調(diào)節(jié)器元件與核心控制主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系建立，必須滿足北斗通信技術(shù)的作用原則。在無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)中，姿態(tài)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的連接行為始終受到主供應(yīng)電路元件的調(diào)節(jié)，一般來說，前者所記錄的無人機(jī)通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量越多，控制主機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所能完整排查的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)量也就越多，此時(shí)系統(tǒng)控制主機(jī)所制定的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤指令也就越符合實(shí)際應(yīng)用需求[20]。

3.4 自適應(yīng)控制器

自適應(yīng)控制器以PID控制芯片作為核心應(yīng)用結(jié)構(gòu)，能夠在錄入無人機(jī)運(yùn)動(dòng)速度、軌跡節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、通信數(shù)據(jù)參量等多項(xiàng)物理系數(shù)的同時(shí)，制定待執(zhí)行的指令文件，并可以在輸入信道組織的作用下，將這些數(shù)據(jù)信息參量直接存儲(chǔ)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主機(jī)之中[21-22]。在圖5中，主供應(yīng)電路輸出PID控制芯片所需的電量信號(hào)，Boost變換器輸出經(jīng)過多次變換的穩(wěn)流通信波信號(hào)，這些信號(hào)參量在控制芯片中進(jìn)行融合與匯總，并生成大量的輸出文件，以供北斗通信主機(jī)的調(diào)取與利用。

圖5 自適應(yīng)控制器元件的連接原理

為使無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡得到準(zhǔn)確的跟蹤與控制，運(yùn)動(dòng)速度、行進(jìn)節(jié)點(diǎn)等數(shù)值指標(biāo)的選取，都必須滿足北斗通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用需求。

3.5 軌跡追蹤器

軌跡追蹤器負(fù)責(zé)記錄無人機(jī)飛行器的運(yùn)動(dòng)行為，并可在自適應(yīng)控制器元件等多個(gè)硬件結(jié)構(gòu)的作用下，完成對(duì)相關(guān)通信節(jié)點(diǎn)的重排處理[23-24]。在北斗通信技術(shù)的作用下，軌跡追蹤器結(jié)構(gòu)中的所有已記錄信息都可以被系統(tǒng)控制主機(jī)直接抓取，這也是相關(guān)航跡節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠得到準(zhǔn)確記錄的主要原因[25-26]。聯(lián)合各級(jí)軟、硬件執(zhí)行條件，實(shí)現(xiàn)基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的順利應(yīng)用。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角是3種不同的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡航跡觀測(cè)角。在實(shí)際應(yīng)用過程中，若控制主機(jī)所獲得的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角跟蹤結(jié)果均能與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡保持一致，則判定控制主機(jī)能夠?qū)φ麠l行進(jìn)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤與控制；若任何一個(gè)航跡觀測(cè)角的跟蹤結(jié)果與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生較大出入，都判定控制主機(jī)不能對(duì)整條行進(jìn)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確地追蹤與控制。

本次實(shí)驗(yàn)的具體流程如下：

步驟一：選取如圖6(a)所示的行進(jìn)路徑作為無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡；

步驟二：對(duì)實(shí)驗(yàn)用無人機(jī)飛行器進(jìn)行調(diào)試，如圖6(b)所示；

圖6 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

步驟三：令實(shí)驗(yàn)用無人機(jī)飛行器在所選取軌跡路徑內(nèi)運(yùn)動(dòng)；

步驟四：利用基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)對(duì)中控主機(jī)進(jìn)行干預(yù)，將所得到的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角跟蹤結(jié)果，作為實(shí)驗(yàn)組變量；

步驟五：利用基于自適應(yīng)積分反步法的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)中控主機(jī)進(jìn)行干預(yù)，將所得到的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角跟蹤結(jié)果，作為對(duì)照組變量；

圖7反映了中控主機(jī)所獲得的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角跟蹤結(jié)果實(shí)驗(yàn)值，與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比情況。

圖7 軌跡對(duì)比

1)俯仰角跟蹤結(jié)果分析：俯仰角跟蹤結(jié)果的起始坐標(biāo)為(0，0)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡始終與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡極為貼合；對(duì)照組無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的橫、縱坐標(biāo)則一直呈現(xiàn)不斷增大的變化趨勢(shì)，其整體變化規(guī)律不符合無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，且兩種運(yùn)動(dòng)軌跡具有明顯出入；

2)滾轉(zhuǎn)角跟蹤結(jié)果分析：滾轉(zhuǎn)角跟蹤結(jié)果的起始坐標(biāo)為(0，554 m)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡依然與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡極為貼合；對(duì)照組無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡的橫、縱坐標(biāo)則呈現(xiàn)出不斷波動(dòng)的變化趨勢(shì)，其整體變化規(guī)律不符合無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，且兩種運(yùn)動(dòng)軌跡依然具有明顯出入；

3)偏航角跟蹤結(jié)果分析：偏航角跟蹤結(jié)果的起始坐標(biāo)為(0，263 m)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)組無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡還是能夠與無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡保持良好的貼合狀態(tài)；當(dāng)橫坐標(biāo)數(shù)值處于100～300 m之間時(shí)，對(duì)照組無人機(jī)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡能夠與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡較好貼合，但從全局角度來看，其整體貼合程度依然不及實(shí)驗(yàn)組。

綜上可知，在基于北斗通信技術(shù)的無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的作用下，俯仰角跟蹤結(jié)果、滾轉(zhuǎn)角跟蹤結(jié)果、偏航角跟蹤結(jié)果均能與無人機(jī)飛行器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡保持良好的貼合狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用方面，能夠?qū)φ麠l行進(jìn)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確的追蹤與控制，與基于自適應(yīng)積分反步法的應(yīng)用系統(tǒng)相比，更符合實(shí)際應(yīng)用需求。

5 結(jié)束語

在基于自適應(yīng)積分反步法的應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新型無人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制系統(tǒng)利用北斗通信技術(shù)，對(duì)運(yùn)維報(bào)文、通知協(xié)商報(bào)文等多種協(xié)議文件的連接形式進(jìn)行了重新定義，又根據(jù)無人機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，建立完整的動(dòng)力學(xué)模型條件。在北斗通信技術(shù)的作用下，主供應(yīng)電路可以輸出大量的傳輸電量信號(hào)，以供全驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、姿態(tài)調(diào)節(jié)器、自適應(yīng)控制器、軌跡追蹤器等下級(jí)硬件附屬設(shè)備的調(diào)取與利用。隨著無人機(jī)飛行器運(yùn)動(dòng)時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，電量輸出信號(hào)可以在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主機(jī)中大量累計(jì)，不但滿足了跟蹤設(shè)備實(shí)時(shí)管控飛行器運(yùn)動(dòng)軌跡節(jié)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用需求，也避免了差額供電行為的出現(xiàn)，使得相關(guān)執(zhí)行設(shè)備之間的供求連接關(guān)系不斷趨于完善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在這種新型控制系統(tǒng)的作用下，控制主機(jī)在俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、偏航角方向上所獲得的跟蹤結(jié)果均能與無人機(jī)飛行器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡保持一致，在促進(jìn)主機(jī)元件對(duì)整條行進(jìn)軌跡進(jìn)行準(zhǔn)確追蹤與控制方面，確實(shí)具有較強(qiáng)的實(shí)用可行性。