CN104808558B - 一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统。该系统，包括：航空相机、光电吊舱、多功能雷达、任务规划地图显示器、综合处理器、数据存储设备和机载数据终端。采用本发明的多任务载荷系统，可以在特种通用飞机上设置多种任务载荷，对多种任务载荷的输出结果进行融合处理，提高目标识别精度。

Description

一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统

技术领域

本发明涉及通信控制领域，特别是涉及一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统。

背景技术

搭载任务载荷系统执行特殊任务的通用飞机称为特种通用飞机。特种通用飞机一般根据飞机平台的大小，分为大型特种通用飞机和中小型特种通用飞机。大型特种通用飞机一般采用7座以上的小型运输机或公务机改装，最大起飞重量多在5000kg以上。由于空间大、载重大，大型特种通用飞机可以同时搭载多种任务载荷，实现多功能应用，飞行机组一般为2人，机上的载荷操作员则可以在2人以上。中小型特种通用飞机一般采用7座以下的中小型通用飞机改装，最大起飞重量在5000kg以下。因为载重能力有限，中小型特种通用飞机能够搭载的任务载荷较小，通常只搭载一种或两种任务载荷，飞行机组一般为1-2人，机上的载荷操作员为1人。

特种通用飞机通常由通用飞机平台、任务载荷系统及其辅助设备组成。其中，任务载荷是指用于执行某种任务或功能的设备。用于执行目标侦察任务的设备所构成的系统称为目标侦察系统。

现有技术中，目标侦察系统通常只安装一种或相对独立地安装多种任务载荷。采用单载荷的目标侦察系统或独立的多载荷目标侦察系统，一方面对于目标的识别精度较差，另一方面，由于各个任务载荷均需要安装在特种通用飞机上，会导致飞机上安装的设备过多，重量可能超过飞机允许的载重。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统，可以在特种通用飞机上设置多种任务载荷，对多种任务载荷的输出结果进行融合处理，提高目标识别精度，同时简化设置在飞机上的设备数量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统，包括：

航空相机、光电吊舱、多功能雷达、任务规划地图显示器、综合处理器、位置姿态测量系统、数据存储设备和机载数据终端；

所述航空相机用于对地面目标拍照后将数字照片信息发送给所述综合处理器，接收来自所述综合处理器的控制指令；

所述光电吊舱用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，并将监测信息发送给所述综合处理器；

所述多功能雷达用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，并将目标图像信息及目标位置信息发送给所述综合处理器；

所述任务规划地图显示器设置在飞行员座椅的侧前方，用于实时显示所述综合处理器发送的航路规划信息，以便飞行员根据空管指令并结合航路规划信息进行飞行；

所述位置姿态测量系统与所述综合处理器相连，用于为所述航空相机、所述光电吊舱和所述多功能雷达提供位置姿态测量数据；

所述综合处理器接收所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息；将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行融合处理，并将融合处理后的数据打包传递给所述机载数据终端；将所述机载数据终端的传送来的载荷控制指令分发至所述航空相机、所述光电吊舱和所述多功能雷达；

所述机载数据终端通过无线信号将所述综合处理器发送来的打包数据下发给地面数据终端，并通过无线信号接收所述地面数据终端上传的载荷控制指令，将所述载荷控制指令传递给所述综合处理器；

所述数据存储设备将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行实时存储。

可选的，所述光电吊舱用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，具体为：

用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行红外成像、可见光成像、激光测距和跟踪任务。

可选的，所述多功能雷达用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，具体为：

用于根据所述综合处理器的控制指令完成广域搜索成像任务、活动目标指示器成像任务和合成孔径雷达成像任务。

可选的，所述综合处理器，具体包括：

载荷数据接口模块、数据融合处理模块、任务管理模块、通用数据接口模块；

所述载荷数据接口模块与所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达、和所述任务规划地图显示器相连，分别与所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达、和所述任务规划地图显示器进行数据交互；

所述数据融合处理模块用于根据所述通用数据接口模块发过来的控制指令，对数字照片、可见光图像、红外图像、合成孔径雷达图像中的两种或多种图像进行数据融合处理，或者对所述多功能雷达生成的点迹/航迹数据与所述光电吊舱生成的点迹/航迹数据进行融合处理；

所述任务管理模块用于将所述载荷数据接口模块发送来的载荷状态信息进行打包处理后，发送给所述通用数据接口模块，并将所述通用数据接口模块发送来的控制指令和导航数据分发至所述载荷数据接口模块；

所述通用数据接口模块，与所述数据存储设备和所述机载数据终端相连；用于向所述数据存储设备写入或读取数据，与所述机载数据终端进行数据交互。

可选的，还包括：

地面数据终端；

所述地面数据终端与所述机载数据终端通过无线方式进行数据交互。

可选的，还包括：

链路监控计算机；

所述链路监控计算机与所述地面数据终端相连，用于监控所述地面数据终端与所述机载数据终端之间的通信链路状态。

可选的，还包括：

任务规划计算机；

所述任务规划计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的飞机导航数据，并在地图上实时显示飞机状态，同时所述任务规划计算机根据执行任务进行动态任务规划，将实时规划结果通过所述地面数据终端上传，最终在所述任务规划地图显示器上进行显示。

可选的，还包括：

载荷显控计算机；

所述载荷显控计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的目标图像、目标位置、信息融合、载荷状态、飞机导航数据，综合显示所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达的工作状态和可见光图像、红外图像、SAR图像，完成对所述多任务载荷系统的监控，同时根据执行任务，生成控制指令并通过所述地面数据终端上传，完成对所述多任务载荷系统的控制。

可选的，还包括：

通信卫星；

所述通信卫星分别与所述机载数据终端和所述地面数据终端无线连接，为所述机载数据终端和所述地面数据终端之间提供卫星通信链路。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明实施例中的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统，可以在特种通用飞机上设置多种任务载荷，对多种任务载荷的输出结果进行融合处理，提高目标识别精度。此外，由于多个任务载荷可以共用一个数据存储设备，所以还可以简化设置在飞机上的设备数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例1的结构图；

图2为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例2的结构图；

图3为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例3的结构图；

图4为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例4的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例1的结构图。该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统包括：航空相机11、光电吊舱12、多功能雷达13、任务规划地图显示器14、综合处理器15、数据存储设备16、机载数据终端17和位置姿态测量系统18；

所述航空相机11用于对地面目标拍照后将数字照片信息发送给所述综合处理器，接收来自所述综合处理器的控制指令。

所述光电吊舱12用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，并将监测信息发送给所述综合处理器。其中，所述监测任务可以包括红外成像、可见光成像、激光测距、跟踪等任务。

所述多功能雷达13用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，并将目标图像信息及目标位置信息发送给所述综合处理器。其中，成像任务可以包括WAS(Wide AreaSearch，广域搜索)、MTI(Moving Target Indicator，活动目标指示器)、SAR(SyntheticAperture Radar，合成孔径雷达)等成像任务。

所述任务规划地图显示器14设置在飞行员座椅的侧前方，用于实时显示所述综合处理器发送的航路规划信息，以便飞行员根据空管指令并结合航路规划信息进行飞行。

所述位置姿态测量系统18与所述综合处理器15相连，用于为所述航空相机11、所述光电吊舱12和所述多功能雷达13提供位置姿态测量数据。

所述综合处理器15接收所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息；将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行融合处理，并将融合处理后的数据打包传递给所述机载数据终端；将所述机载数据终端的传送来的载荷控制指令分发至所述航空相机、所述光电吊舱和所述多功能雷达。

所述机载数据终端16通过无线信号将所述综合处理器发送来的打包数据下发给地面数据终端，并通过无线信号接收所述地面数据终端上传的载荷控制指令，将所述载荷控制指令传递给所述综合处理器。

所述数据存储设备17将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行实时存储。

具体的，所述光电吊舱12用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，具体为：

用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行红外成像、可见光成像、激光测距和跟踪任务。

所述多功能雷达13用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，具体为：

用于根据所述综合处理器的控制指令完成广域搜索成像任务、活动目标指示器成像任务和合成孔径雷达成像任务。

综上所述，本发明实施例的多任务载荷系统可以在特种通用飞机上设置多种任务载荷，对多种任务载荷的输出结果进行融合处理，提高目标识别精度。此外，由于多个任务载荷可以共用一个数据存储设备，所以还可以简化设置在飞机上的设备数量。

图2为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例2的结构图。该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统具体包括：

航空相机11、光电吊舱12、多功能雷达13、任务规划地图显示器14、综合处理器15、数据存储设备16和机载数据终端17、位置姿态测量系统18；

所述综合处理器15，具体包括：

载荷数据接口模块21、数据融合处理模块22、任务管理模块23、通用数据接口模块24；

所述载荷数据接口模块21与所述航空相机11、所述光电吊舱12、所述多功能雷达13、和所述任务规划地图显示器14相连，分别与所述航空相机11、所述光电吊舱12、所述多功能雷达13、和所述任务规划地图显示器14进行数据交互；

所述数据融合处理模块22用于根据所述通用数据接口模块24发过来的控制指令，对数字照片、可见光图像、红外图像、合成孔径雷达图像中的两种或多种图像进行数据融合处理，或者对所述多功能雷达13生成的点迹/航迹数据与所述光电吊舱12生成的点迹/航迹数据进行融合处理；

所述任务管理模块23用于将所述载荷数据接口模块21发送来的载荷状态信息进行打包处理后，发送给所述通用数据接口模块24，并将所述通用数据接口模块24发送来的控制指令和导航数据分发至所述载荷数据接口模块21；

所述通用数据接口模块24，与所述数据存储设备16和所述机载数据终端17相连；用于向所述数据存储设备16写入或读取数据，与所述机载数据终端17进行数据交互。所述通用数据接口模块24还与所述位置姿态测量系统18相连，用于接收位置姿态测量系统18输出的位置姿态测量数据，将所述位置姿态测量数据发送至所述航空相机11、所述光电吊舱12和所述多功能雷达13。

图3为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例3的结构图。在图3所示的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统基础之上，该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统还包括：

地面数据终端19；

所述地面数据终端与所述机载数据终端通过无线方式进行数据交互。

具体的，机载数据终端和地面数据终端间通信方式主要包括两种。一种是直接视距通信，一种是卫星中继通信。

该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统还包括：

链路监控计算机20；

所述链路监控计算机与所述地面数据终端相连，用于监控所述地面数据终端与所述机载数据终端之间的通信链路状态。

该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统还包括：

任务规划计算机31；

所述任务规划计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的飞机导航数据，并在地图上实时显示飞机状态，同时所述任务规划计算机根据执行任务进行动态任务规划，将实时规划结果通过所述地面数据终端上传，最终在所述任务规划地图显示器上进行显示。

该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统还包括：

载荷显控计算机32；

所述载荷显控计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的目标图像、目标位置、信息融合、载荷状态、飞机导航数据，综合显示所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达的工作状态和可见光图像、红外图像、SAR图像，完成对所述多任务载荷系统的监控，同时根据执行任务，生成控制指令并通过所述地面数据终端上传，完成对所述多任务载荷系统的控制。

图4为本发明的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统实施例4的结构图。在图3所示的适用于特种通用飞机的多任务载荷系统基础之上，该适用于特种通用飞机的多任务载荷系统还包括：

通信卫星33；

所述通信卫星分别与所述机载数据终端和所述地面数据终端无线连接，为所述机载数据终端和所述地面数据终端之间提供卫星通信链路。

还需要说明的是，合成孔径雷达SAR成像具有测量距离信息的精度较高，采集图像的区域全面，全天候工作能力等优点，但是测量角度信息不够精确且属于主动传感器易被目标发现。光电吊舱的光电传感器具有测量角度信息的精度较高，且属于被动传感器，不易被目标发现的优点，但光电传感器的全天候工作能力不强，只能测量角度信息或角速度信息。将SAR和光电传感器获得的图像信息进行综合并发挥各自的优势显得尤为重要，一方面可同时利用各传感器所接收信号的优势，另一方面可以弥补各传感器的缺陷，使综合后的数据优于其中任何一种数据，准确的为无人机决策提供可信的数据支持，这样不仅可以有效的利用信息资源，还可以提高可靠性。

还需要说明的是，本发明实施例中的多任务载荷系统中，航空相机、航空吊舱、多功能雷达可以单独使用，或者可以两两组合使用，也可以三种同时使用。

还需要说明的是，本发明主要针对机载任务载荷系统。本发明专利涉及整个机载任务载荷系统，是对特种通用飞机的多任务载荷系统的整体解决方案。本发明中的整个多任务载荷系统以及系统架构，均在本专利的保护范围内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种适用于特种通用飞机的多任务载荷系统，其特征在于，包括：

航空相机、光电吊舱、多功能雷达、任务规划地图显示器、综合处理器、位置姿态测量系统、数据存储设备和机载数据终端；

所述航空相机用于对地面目标拍照后将数字照片信息发送给所述综合处理器，接收来自所述综合处理器的控制指令；

所述光电吊舱用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，并将监测信息发送给所述综合处理器；

所述多功能雷达用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，并将目标图像信息及目标位置信息发送给所述综合处理器；

所述任务规划地图显示器设置在飞行员座椅的侧前方，用于实时显示所述综合处理器发送的航路规划信息，以便飞行员根据空管指令并结合航路规划信息进行飞行；

所述位置姿态测量系统与所述综合处理器相连，用于为所述航空相机、所述光电吊舱和所述多功能雷达提供位置姿态测量数据；

所述综合处理器接收所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息；将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行融合处理，并将融合处理后的数据打包传递给所述机载数据终端；将所述机载数据终端的传送来的载荷控制指令分发至所述航空相机、所述光电吊舱和所述多功能雷达；

所述机载数据终端通过无线信号将所述综合处理器发送来的打包数据下发给地面数据终端，并通过无线信号接收所述地面数据终端上传的载荷控制指令，将所述载荷控制指令传递给所述综合处理器；

所述数据存储设备将所述数字照片信息、所述监测信息、所述目标图像信息及所述目标位置信息进行实时存储；

其中，所述综合处理器，具体包括：

载荷数据接口模块、数据融合处理模块、任务管理模块、通用数据接口模块；

所述载荷数据接口模块与所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达、和所述任务规划地图显示器相连，分别与所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达、和所述任务规划地图显示器进行数据交互；

所述数据融合处理模块用于根据所述通用数据接口模块发过来的控制指令，对数字照片、可见光图像、红外图像、合成孔径雷达图像中的两种或多种图像进行数据融合处理，或者对所述多功能雷达生成的点迹/航迹数据与所述光电吊舱生成的点迹/航迹数据进行融合处理；

所述任务管理模块用于将所述载荷数据接口模块发送来的载荷状态信息进行打包处理后，发送给所述通用数据接口模块，并将所述通用数据接口模块发送来的控制指令和导航数据分发至所述载荷数据接口模块；

所述通用数据接口模块，与所述数据存储设备和所述机载数据终端相连；用于向所述数据存储设备写入或读取数据，与所述机载数据终端进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的多任务载荷系统，其特征在于，所述光电吊舱用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行监测任务，具体为：

用于根据所述综合处理器发送的控制指令对地面目标执行红外成像、可见光成像、激光测距和跟踪任务。

3.根据权利要求1所述的多任务载荷系统，其特征在于，所述多功能雷达用于根据所述综合处理器的控制指令完成成像任务，具体为：

用于根据所述综合处理器的控制指令完成广域搜索成像任务、活动目标指示器成像任务和合成孔径雷达成像任务。

4.根据权利要求1所述的多任务载荷系统，其特征在于，还包括：

地面数据终端；

所述地面数据终端与所述机载数据终端通过无线方式进行数据交互。

5.根据权利要求4所述的多任务载荷系统，其特征在于，还包括：

链路监控计算机；

所述链路监控计算机与所述地面数据终端相连，用于监控所述地面数据终端与所述机载数据终端之间的通信链路状态。

6.根据权利要求4所述的多任务载荷系统，其特征在于，还包括：

任务规划计算机；

所述任务规划计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的飞机导航数据，并在地图上实时显示飞机状态，同时所述任务规划计算机根据执行任务进行动态任务规划，将实时规划结果通过所述地面数据终端上传，最终在所述任务规划地图显示器上进行显示。

7.根据权利要求4所述的多任务载荷系统，其特征在于，还包括：

载荷显控计算机；

所述载荷显控计算机与所述地面数据终端相连，接收所述地面数据终端分发的目标图像、目标位置、信息融合、载荷状态、飞机导航数据，综合显示所述航空相机、所述光电吊舱、所述多功能雷达的工作状态和可见光图像、红外图像、SAR图像，完成对所述多任务载荷系统的监控，同时根据执行任务，生成控制指令并通过所述地面数据终端上传，完成对所述多任务载荷系统的控制。

8.根据权利要求1所述的多任务载荷系统，其特征在于，还包括：

通信卫星；

所述通信卫星分别与所述机载数据终端和所述地面数据终端无线连接，为所述机载数据终端和所述地面数据终端之间提供卫星通信链路。