利用风能的无人机轨迹优化实时一阶制导策略

本文提出了用于无人机（UAV）的实时制导策略，可通过利用风速和风速梯度的{\sl原位}测量来增强其飞行续航能力。在这些策略中，会对无人机的空速和/或航向角指令进行周期性调整，以最小化未来某一时刻的预测功率需求。在本文中，无人机飞行由三维动态质点模型描述。遵循空速矢量指令的机载闭环轨迹跟踪逻辑采用反馈线性化方法进行建模。假设了一个通用风场模型，该模型由一个常数项加上随位置正弦变化的项组成。为了评估这些策略在增强无人机飞行续航能力方面的益处，引入了一种参考策略，在该策略中，无人机试图在零风条件下以稳态水平飞行跟随期望空速。性能度量定义为在指定时间间隔内以及在不同初始航向角下的平均功耗。随后定义了相对效益准则，即所提出策略的性能度量相对于参考策略的百分比提升。进行了广泛的数值模拟。结果证明了所提出的实时制导策略在节能方面的益处和趋势。