1.一种基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:S1、设置虚拟目标,初始化虚拟目标信息;S2、建立虚拟目标的运动模型和动力学模型,将虚拟目标作为对应的虚拟无人机,解算出虚拟目标的运动状态信息;S3、获取真实无人机的传感信息和虚拟无人机的运动状态信息,通过协同控制算法,解算出真实无人机和虚拟无人机的编队状态指令;S4、依据真实无人机和虚拟无人机的编队状态指令,解算出对应的控制指令;将虚拟无人机的控制指令输入至虚拟目标的运动模型和动力学模型中,实时仿真解算虚拟目标在飞行编队中的运动状态信息;S5、将真实无人机的控制指令发送至真实无人机中对应的作动器,控制真实无人机与虚拟无人机的编队飞行过程,得到试验结果;步骤S1中,虚拟目标信息包括虚拟目标数量、虚拟目标位置、虚拟目标速度和虚拟目标姿态,在初始化过程中设置各类信息的初始状态;步骤S2中,虚拟目标的运动状态信息为解算过程中实时更新的虚拟目标位置、虚拟目标速度和虚拟目标姿态;步骤S1的具体内容为:依据最终编队飞行无人机总数量 和此次编队飞行试验的真实无人机数量 ,设置虚拟目标数量 ;在多次试验的每一次试验过程中,真实无人机数量 随着试验成熟度的增加而对应增加;虚拟目标信息的初始化依据编队飞行任务进行设置,当编队飞行任务在无人机飞行的平飞段执行时,则虚拟目标速度设为恒定不变的平飞速度 , 为速度指令,且速度倾角为0、速度偏角为平飞方向,虚拟目标位置则对应真实无人机平飞初始位置设置;步骤S2的具体内容如下:建立虚拟目标的三自由度运动学模型,如下式:建立虚拟目标的动力学模型,如下式:在上述两个模型中,将虚拟目标作为对应的虚拟无人机;其中 为第 个虚拟无人机在地面坐标系中的位置, 为第 个虚拟无人机在地面坐标系中的位置变化率; 表示第 个虚拟无人机的速度, 表示第 个虚拟无人机的速度变化率, 、 分别表示第 个虚拟无人机的速度倾角和速度偏航角, 、 分别表示第个虚拟无人机的速度倾角变化率和速度偏航角变化率; 分别为第 个虚拟无人机的轴向过载和法向过载, 为第 个虚拟无人机的滚转角; 为重力系数;在解算虚拟无人机的运动状态信息时,将 和 作为虚拟无人机的控制输入。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于:步骤S3中,解算出的编队状态指令包括速度指令和制导指令。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于:步骤S4中,依据真实无人机和虚拟无人机的速度指令和制导指令,解算出对应的控制指令;依据虚拟无人机对应的控制指令,实时仿真解算并更新虚拟无人机的位置、速度和姿态信息;步骤S5中,真实无人机的控制指令包括舵控制指令和油门指令。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于,步骤S3中:真实无人机的传感信息被传输至机上搭载的实时仿真计算机,实时仿真计算机将计算出的虚拟无人机位置与真实无人机位置转换到同一惯性坐标系中,在同一惯性坐标系中计算虚拟无人机与真实无人机的相对位置、相对速度和相对姿态;随后,将相对位置、相对速度和相对姿态作为输入,在协同控制算法下解算出真实无人机和虚拟无人机各自的速度指令和制导指令。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于,步骤S4的具体内容如下:依据无人机编队之间的各类相对关系,得到编队中第 架虚拟无人机的速度指令 ,再通过速度控制模型,得到轴向过载指令 ,如下式:式中, 为速度指令系数;依据无人机编队之间的各类相对关系,得到编队中第 架虚拟无人机的高度指令 和侧偏距指令 ,计算出法向过载指令 和滚转角指令 ,分别如下式:式中, 为编队飞行目标点与初始点之间的航向角, 为高度控制的速度倾角反馈系数, 为高度反馈系数, 为速度偏航角反馈系数, 为侧偏距反馈系数; 为第 架虚拟无人机的当前高度, 为第 架虚拟无人机的当前侧偏距;将得到的轴向过载指令 、法向过载指令 和滚转角指令 ,输入至虚拟目标的运动模型和动力学模型中,仿真解算并实时更新虚拟目标在飞行编队中的运动状态信息,使得虚拟无人机的运动状态信息在试验过程中受控并实时更新。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟目标的固定翼无人机飞行编队试验方法,其特征在于,步骤S5中:真实无人机的速度指令是通过油门控制空速的方式实现,即速度指令为油门指令;而对于制导相关作动器的舵控制指令,采用如下方式实现:通过协同控制算法,计算出真实无人机的高度指令 后,依据真实无人机的当前飞行高度、升降率、俯仰角和俯仰角速率,计算出升降舵偏转增量 ;通过协同控制算法,依据真实无人机的位置,计算出侧偏距指令 和侧偏距 ,并在传感器测量信息的基础上,计算出副翼舵偏指令 和方向舵偏指令 。