CN101982720B - 一种低空慢速小目标的拦截方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低空慢速小目标的拦截方法，本方法基于以下组成实现，包括：探测设备、指控设备、瞄控设备、发控设备、发射装置和拦截装置，利用联网模式下的探测设备或单兵模式下的瞄控设备搜索、跟踪目标，把目标信息传送给发控设备，同时发控设备进行弹道解算，解算完成后由发控设备控制发射装置发射拦截装置拦截目标，本方法解决了现有捕捉地面目标方法对捕捉空中目标无能为力的问题，该方法是从地面发射拦截装置捕捉空中目标，具有成本低、反应时间短、剩余载荷减速下落的优点，适合在城市环境使用。

Description

一种低空慢速小目标的拦截方法

技术领域

本发明涉及一种空中目标的拦截方法，特别是一种低空慢速小目标的拦截方法。 

背景技术

近年来针对城市大型集会、大型活动，安保工作的一大主要任务是防止恐怖主义分子或敌对分子利用航模、气球等低空慢速小型飞行器进行破坏活动。由于是城市环境以及大型活动的特殊性，针对低空慢速小目标的拦截，不能使用现有的防空武器和枪支等杀伤性武器，必须选择非杀伤性的拦截方式。 

目前国内外非杀伤性武器有一类是网式捕捉系统，国内外现有的网式捕捉系统均是针对地面目标，国内主要采用警用“网枪”来拦截目标的方法，国外主要采用乌克兰的“КОБА”系统捕捉目标的方法。“网枪”是利用高压气体或空包弹作为动力将捕捉网抛出并打开来捕捉犯罪分子。乌克兰“КОБА”系统可在较远距离发射捕捉网捕捉地面目标。这两种方法都是非杀伤性的网式拦截方法，作用主要是捕捉地面目标，对捕捉空中目标无能为力。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低空慢速小目标的拦截方法，解决现有捕捉地面目标方法对捕捉空中目标无能为力的问题。 

一种低空慢速小目标的拦截方法是通过以下组成实现的，组成包括：探测设备、指控设备、瞄控设备、发控设备、发射装置和拦截装置。 

一种低空慢速小目标拦截方法的具体步骤为： 

第一步探测目标 

对于单兵模式，操作手通过目测观察，发现附近有低空慢速小目标时，通过瞄控设备上的瞄准器跟踪低空慢速小目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度的参数。 

对于联网模式，通过探测设备对空域进行搜索，根据探测设备对目标进行识别，识别出低空慢速小目标后，跟踪低空慢速小目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度的参数。 

第二步解算弹道，对准目标 

发控设备根据目标参数实时进行弹道解算，解算成功后，对于单兵模式，操作手用瞄控设备显示的射击预置点瞄准目标。对于联网模式，发控设备实时进行弹道解算，并控制相应的发射装置实时对准目标。弹道解算的公式如下： 

x₁＝l₁ cos α₁ cosθ₁

y₁＝l₁ sin α₁

z₁＝l₁ cos α₁ sinθ₁    .........................................................(1) 

x₂＝l₂ cos α₂ cosθ₂

y₂＝l₂ sin α₂

z₂＝l₂ cos α₂ sinθ₂

$\stackrel{\→}{v}=\frac{x_1-x_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{y_1-y_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}+\frac{z_1-z_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}...\left(2\right)$

$\begin{array}{c}\stackrel{\→}{v}=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}\\ +\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}\end{array}...\left(3\right)$

$x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(4\right)$

$y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(5\right)$

$z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(6\right)$

$v_x=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(7\right)$

$v_y=\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(8\right)$

$v_z=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}^2={x_0}^2+{y_0}^2+{z_0}^2\\ x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_x{t}_0\\ y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+v_y{t}_0\\ z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+v_z{t}_0\end{array}\right....\left(10\right)$

其中： 

l₁——目标A点斜距； 

θ₁——目标A点方位角； 

α₁——目标A点高低角； 

l₂——目标B点斜距； 

θ₂——目标B点方位角； 

α₂——目标B点高低角； 

——目标速度向量； 

t₀——目标飞行器从A点到B点所用时间； 

d——目标飞行器在B点距拦截器的斜距； 

(x₀，y₀，z₀)——拦截点的坐标； 

Δt——目标飞行器从A点飞至B点时间； 

第三步装订参数，发射拦截装置 

发控设备对弹道解算完成后，计算出开网时间，并将开网时间装订到拦截装置上并由发射装置发射拦截装置。 

第四步抛射拦截网，拦截目标 

拦截装置发射升空后按照预定的弹道飞行，飞至目标位置时抛射拦截网，拦截网飞向目标，碰到目标后缠绕目标，使目标失去动力而坠落。 

第五步打开降落伞，携带剩余载荷降落 

拦截装置打开降落伞，降落伞携带拦截装置的剩余载荷以4m/s～8m/s的速度降落至地面。 

至此，完成低空慢速小目标的拦截。 

本方法是从地面发射拦截装置捕捉空中目标，具有成本低、反应时间短、剩余载荷减速下落的优点，适合在城市环境使用。 

具体实施方式1 

在单兵模式下，低空慢速小目标的拦截方法是通过以下组成实现的，组成包括：瞄控设备、发控设备、发射装置和拦截装置。 

在单兵模式下，低空慢速小目标的拦截方法的具体步骤为： 

第一步探测目标 

操作手通过瞄控设备搜索、跟踪目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度等参数。 

第二步解算弹道，对准目标 

发控设备根据目标参数实时进行弹道解算，解算成功后，操作手用瞄控设备显示的射击 预置点瞄准目标。弹道解算的公式如下： 

x₁＝l₁ cos α₁ cosθ₁

y₁＝l₁ sin α₁

z₁＝l₁ cos α₁ sinθ₁    .............................................................(1) 

x₂＝l₂ cos α₂ cosθ₂

y₂＝l₂ sin α₂

z₂＝l₂ cos α₂ sinθ₂

$\stackrel{\→}{v}=\frac{x_1-x_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{y_1-y_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}+\frac{z_1-z_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}...\left(2\right)$

$\begin{array}{c}\stackrel{\→}{v}=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}\\ +\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}\end{array}...\left(3\right)$

$x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(4\right)$

$y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(5\right)$

$z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(6\right)$

$v_x=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(7\right)$

$v_y=\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(8\right)$

$v_z=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}^2={x_0}^2+{y_0}^2+{z_0}^2\\ x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_x{t}_0\\ y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+v_y{t}_0\\ z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+v_z{t}_0\end{array}\right....\left(10\right)$

其中： 

l₁——目标A点斜距； 

θ₁——目标A点方位角； 

α₁——目标A点高低角； 

l₂——目标B点斜距； 

θ₂——目标B点方位角； 

α₂——目标B点高低角； 

——目标速度向量； 

t₀——目标飞行器从A点到B点所用时间； 

d——目标飞行器在B点距拦截器的斜距； 

(x₀，y₀，z₀)——拦截点的坐标； 

Δt——目标飞行器从A点飞至B点时间； 

第三步装订参数，发射拦截装置 

发控设备对弹道解算完成后，计算出开网时间，并将开网时间装订到拦截装置上并由发射装置发射拦截装置。 

第四步抛射拦截网，拦截目标 

拦截装置发射升空后按照预定的弹道飞行，飞至目标位置时抛射拦截网，拦截网飞向目标，碰到目标后缠绕目标，使目标失去动力而坠落。 

第五步打开降落伞，携带剩余载荷低速降落。 

拦截装置打开降落伞，降落伞携带拦截装置的剩余载荷以6m/s的速度降落至地面。 

至此完成单兵模式下低空慢速小目标的拦截。 

具体实施方式2 

在联网模式下，低空慢速小目标的拦截方法是通过以下组成实现的，组成包括：探测设备、指控设备、发控设备、发射装置和拦截装置。 

在联网模式下，低空慢速小目标的拦截方法的具体步骤为： 

第一步探测目标 

通过探测设备对空域进行搜索，根据探测设备对目标进行识别，识别出低空慢速小目标后，跟踪低空慢速小目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度的参数。 

第二步解算弹道，对准目标 

指控设备根据探测设备提供的目标信息处理后发送给发控设备，发控设备实时进行弹道解算，并控制相应的发射装置实时对准目标。弹道解算的公式如下： 

x₁＝l₁ cos α₁ cosθ₁

y₁＝l₁ sin α₁

z₁＝l₁ cos α₁ sinθ₁    .............................................................(1) 

x₂＝l₂ cos α₂ cosθ₂

y₂＝l₂ sin α₂

z₂＝l₂ cos α₂ sinθ₂

$\stackrel{\→}{v}=\frac{x_1-x_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{y_1-y_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}+\frac{z_1-z_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}...\left(2\right)$

$\begin{array}{c}\stackrel{\→}{v}=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}\\ +\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}\end{array}...\left(3\right)$

$x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(4\right)$

$y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(5\right)$

$z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(6\right)$

$v_x=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(7\right)$

$v_y=\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(8\right)$

$v_z=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}^2={x_0}^2+{y_0}^2+{z_0}^2\\ x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_x{t}_0\\ y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+v_y{t}_0\\ z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+v_z{t}_0\end{array}\right....\left(10\right)$

其中： 

l₁——目标A点斜距； 

θ₁——目标A点方位角； 

α₁——目标A点高低角； 

l₂——目标B点斜距； 

θ₂——目标B点方位角； 

α₂——目标B点高低角； 

——目标速度向量； 

t₀——目标飞行器从A点到B点所用时间； 

d——目标飞行器在B点距拦截器的斜距； 

(x₀，y₀，z₀)——拦截点的坐标； 

Δt——目标飞行器从A点飞至B点时间； 

第三步装订参数，发射拦截装置 

当弹道解算成功时，发控设备计算出开网时间，并将开网时间装订到拦截装置并发射拦截装置。 

第四步抛射拦截网，拦截目标 

拦截装置发射升空后按照预定的弹道飞行，飞至目标位置时抛射拦截网，拦截网飞向目标，碰到目标后缠绕目标，使目标失去动力而坠落。 

第五步打开降落伞，携带剩余载荷低速降落 

拦截装置打开降落伞，降落伞携带拦截装置的剩余载荷以6m/s的速度降落至地面。 

至此完成在联网模式下低空慢速小目标的拦截。 

Claims (1)

1.一种低空慢速小目标的拦截方法，是通过以下组成实现的，组成包括：探测设备、指控设备、瞄控设备、发控设备、发射装置和拦截装置；

其特征在于本方法的具体步骤为：

第一步探测目标

对于单兵模式，操作手通过目测观察，发现附近有低空慢速小目标时，通过瞄控设备上的瞄准器跟踪低空慢速小目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度的参数；

对于联网模式，通过探测设备对空域进行搜索，根据探测设备对目标进行识别，识别出低空慢速小目标后，跟踪低空慢速小目标，并采用激光测距实时测量目标的方位、高度、速度的参数；

第二步解算弹道，对准目标

对于单兵模式，发控设备根据目标参数实时进行弹道解算，解算成功后，操作手用瞄控设备显示的射击预置点瞄准目标；

对于联网模式，指控设备根据探测设备提供的目标信息处理后发送给发控设备，发控设备实时进行弹道解算，并控制相应的发射装置实时对准目标；

弹道解算的公式如下：

x₁＝l₁ cos α₁ cosθ₁

y₁＝l₁ sin α₁

z₁＝l₁ cos α₁ sinθ₁    ..............................................(1)

x₂＝l₂ cos α₂ cosθ₂

y₂＝l₂ sin α₂

z₂＝l₂ cos α₂ sinθ₂

$\stackrel{\→}{v}=\frac{x_1-x_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{y_1-y_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}+\frac{z_1-z_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}...\left(2\right)$

$\begin{array}{c}\stackrel{\→}{v}=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{i}+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{j}\\ +\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}\stackrel{\→}{k}\end{array}...\left(3\right)$

$x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(4\right)$

$y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(5\right)$

$z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}{t}_0...\left(6\right)$

$v_x=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\cos {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(7\right)$

$v_y=\frac{l_1\sin {\mathrm{\α}}_1-l_2\sin {\mathrm{\α}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(8\right)$

$v_z=\frac{l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1-l_2\cos {\mathrm{\α}}_2\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{\Δt}}...\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}^2={x_0}^2+{y_0}^2+{z_0}^2\\ x_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\cos {\mathrm{\θ}}_1+v_x{t}_0\\ y_0=l_1\sin {\mathrm{\α}}_1+v_y{t}_0\\ z_0=l_1\cos {\mathrm{\α}}_1\sin {\mathrm{\θ}}_1+v_z{t}_0\end{array}\right....\left(10\right)$

其中：

l₁——目标A点斜距；

θ₁——目标A点方位角；

α₁——目标A点高低角；

l₂——目标B点斜距；

θ₂——目标B点方位角；

α₂——目标B点高低角；

——目标速度向量；

t₀——目标飞行器从A点到B点所用时间；

d——目标飞行器在B点距拦截器的斜距；

(x₀，y₀，z₀)——拦截点的坐标；

Δt——目标飞行器从A点飞至B点时间；

第三步装订参数，发射拦截装置

发控设备对弹道解算完成后，计算出开网时间，并将开网时间装订到拦截装置上并由发射装置发射拦截装置；

第四步抛射拦截网，拦截目标

拦截装置发射升空后按照预定的弹道飞行，飞至目标位置时抛射拦截网，拦截网飞向目标，碰到目标后缠绕目标，使目标失去动力而坠落；

第五步打开降落伞，携带剩余载荷降落

拦截装置打开降落伞，降落伞携带拦截装置的剩余载荷以4m～8m/s的速度降落至地面；至此，完成低空慢速小目标的拦截。