CN108917488B - 一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统，涉及无人机靶机领域，一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统包括射击部分、射击目标部分、控制部分、控制范围；射击部分为单独一个系统，在飞机场随时待命；射击目标部分为被测对象主要射击目标；控制部分有六个，一个总塔台和五个分塔台；控制范围是控制部分发射无线信号的覆盖范围。本发明的优点：采用了多个悬停普通旋翼飞机搭载雷达红外吊舱模拟打击对象，大大降低了演习成本，降低了回收打捞难度。

Description

一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统

技术领域

本发明涉及无人机靶机领域，具体为一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统。

背景技术

现有的无人靶机主要由亚音速无人靶机和超音速无人靶机，其中超音速无人靶机由于需要特殊气动设计和高性能发动机，往往单价极高。并且由于速度太高，回收难度较大，因此现有的超音速无人靶机的单次供靶成本很高。

当前技术的缺点：

1、传统无人靶机在速度和机动能力上限有限。传统的无人靶机其实就是一架无人航空器，从单次供靶的成本考虑，作为消耗品的靶机通常不会使用最新最先进的技术。换言之，传统无人靶机与其所模拟的对象——现役的航空器之间必然在速度、机动能力、可探测性等方面存在不小的差距。这样一来，在对空武器装备的打靶试验中就无法有效试出其真正的性能。

本发明的无人靶机系统从全新的靶机设计思路出发，通过模拟超音速高机动性航空器的雷达和红外信号特性，来代替对整个航空器的模拟，理论上可以模拟任意速度和机动能力的航空器，因此，能够有效的突破传统无人靶机在速度和机动能力上的限制，满足实弹打靶对于最新航空器性能模拟上的需求。

2、传统无人靶机单次供靶成本高，无法满足当前大量武器装备实验的需求。目前，亚音速无人靶机单次供靶成本达到数百万元人民币，而超音速无人靶机的供靶成本更是接近上千万元人民币(如美海军AQM-34火蜂系列靶机)，而以三代机改装而成的靶机成本更高(如美军QF-16)，这对于需要大量实弹打靶试验的装备研制而言是非常不利的。

在这一方面，本发明的无人靶机系统在供靶过程中，每次仅会被实验弹击落1架旋翼无人机，因此单次供靶成本仅为1架旋翼无人机的成本，因此，单次供靶成本远地与传统的无人靶机。

3、传统无人靶机收放可靠性相对较低。部分传统的无人靶机在收放时需要占用与实验载机平台相同的跑道、维护和起降保障资源，这对于试训任务繁重、跑道少、保障能力有限的实验基地而言，是很沉重的负担。另外一部分不需要占用跑道资源的无人靶机在回收时为了将靶机着陆后的损坏降至最低，增加靶机的可重复使用次数，目前常用伞降回收、撞网回收、水浮回收等几种回收方式。即便如此，速度越高的无人靶机在回收过程中越容易发生失误，导致回收失败。

在这一方面，本发明的无人靶机系统由于采用旋翼无人机作为靶机实体，其收放技术手段与普通旋翼无人机的收放完全一致，相对而言更加安全可靠。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统，以解决上述背景技术中回收困难且成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统包括射击部分、射击目标部分、控制部分、控制范围；射击部分为单独一个系统，在飞机场随时待命；射击目标部分为被测对象主要射击目标；控制部分有六个，一个总塔台和五个分塔台；控制范围是控制部分发射无线信号的覆盖范围。

进一步的，所述射击部包括战斗机、试验弹；试验弹挂载在战斗机上，战斗机在飞机场随时待命升空。

进一步的，所述射击目标部分包括无人机靶机、模拟轨迹；无人机靶机是若干个搭载雷达信号模拟吊舱或红外信号模拟吊舱的旋翼飞机，无人机靶机上除了搭载其本身必要的飞控系统之外还搭载一个YCF-3000无线信号发射接收模块；模拟轨迹是本专利中的无人机靶机按照传统无人机靶机飞行轨迹依次升空悬停连线的轨迹。

进一步的，所述控制部分包括总塔台、分塔台、单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、YCF-3000无线信号发射接收模块、电源；总塔台搭载单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、电源，分塔台搭载单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、YCF-3000无线信号发射接收模块、电源。各个元器件之间由导线连接，两个无线信号发射接收模块与单片机最小系统分别单独电源供电；总塔台与分塔台之间由KYL-668无线信号发射接收模块无线通讯连接；分塔台与无人机靶机之间由YCF-3000无线信号发射接收模块无线通讯连接，两种无线信号发射接收模块收发一体。

进一步的，所述控制范围包括总塔台控制范围、分塔台控制范围，总塔台控制范围为20千米，分塔台控制范围为3千米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、完全创新的设计原理。绕过了传统的超音速无人靶机以高性能发动机和优秀的气动设计在物理上突破音障限制的设计建造思路。直接从特征信号模拟的角度入手，通过模拟超音速无人靶机的雷达/红外特征信号在空间上的移动，实现对超音速无人靶机的模拟。

2、颠覆性的靶机系统结构。与传统靶机的单体结构不同，本发明中的基于流水灯原理的超音速靶机系统是由若干个搭载雷达/红外特性模拟吊舱的旋翼无人机和地面通信控制系统组成。旋翼无人机在地面控制系统的控制下，在预设的靶机飞行轨迹上按照一定的间隔悬停在指定高度上。系统在执行实弹打靶的任务过程中保持完全静止，仅仅按照时间顺序打开/关闭雷达/红外特性模拟吊舱。因此，本发明中的靶机结构与传统靶机完全不同。

3、高可靠性的收放设计。本发明中的旋翼无人机均为固定位置悬停，无人靶机的放飞和收回与普通旋翼无人机相同，放飞和回收的速度小于5m/s，因此无人靶机系统在放飞和回收中可能产生的对靶机的损坏几率远小于普通的高速无人靶机。

4、可模拟较大速度范围和机动范围的航空器特性。本发明通过航空器雷达和红外特性的模拟实现对超音速高机动无人靶机的模拟，无需实体的高速运动，因此在理论上，本发明的无人靶机系统可以模拟任意速度和任意机动能力的航空器，进而能够满足高性能对空武器的实验打靶需求。

5、大幅降低靶机单次供靶成本。虽然本发明中的无人靶机系统为了模拟较大范围内的超音速靶机运动轨迹，需要上百架旋翼无人机同时工作，全系统的成本较高。但是考虑到单次供靶时对空武器至多只能击落1～2架旋翼无人机，因此靶机系统的平均单次供靶成本较现有无人靶机而言是非常低的。

6、降低无人靶机的保障需求。本项目的无人靶机系统使用的是目前技术较为成熟的旋翼无人机作为载机平台，其保障要求极低，且不需要传统靶机的类似撞网和降落伞等收放保障要求，仅需要普通的旋翼无人机收放控制即可。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图中：1、射击部分，2、射击目标部分，3、控制部分，4、控制范围，11、战斗机，12、试验弹，21、无人机靶机，22、模拟轨迹，31、总塔台，32、分塔台，33、单片机最小系统，34、KYL-668无线信号发射接收模块，35、YCF-3000无线信号发射接收模块，36、电源,41、总塔台控制范围，42、分塔台控制范围，

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。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统包括射击部分1、射击目标部分2、控制部分3、控制范围4；射击部分1为单独一个系统，在飞机场随时待命；射击目标部分2为被测对象主要射击目标；控制部分3有六个，一个总塔台31和五个分塔台32；控制范围4是控制部分3发射无线信号的覆盖范围。

射击部分1包括战斗机11、试验弹12；试验弹12挂载在战斗机11上，战斗机11在飞机场随时待命升空。

射击目标部分2包括无人机靶机21、模拟轨迹22；无人机靶机21是若干个搭载雷达信号模拟吊舱或红外信号模拟吊舱的旋翼飞机，无人机靶机21上除了搭载其本身必要的飞控系统之外还搭载一个YCF-3000无线信号发射接收模块35(覆盖范围3千米)；模拟轨迹22是本专利中的无人机靶机21按照传统无人机靶机21飞行轨迹依次升空悬停连线的轨迹。

控制部分4包括总塔台31、分塔台32、单片机最小系统33、KYL-668无线信号发射接收模块34(覆盖范围20千米)、YCF-3000无线信号发射接收模块35、电源36；总塔台31搭载单片机最小系统33、KYL-668无线信号发射接收模块34、电源36，分塔台32搭载单片机最小系统33、KYL-668无线信号发射接收模块34、YCF-3000无线信号发射接收模块35、电源36。各个元器件之间由导线连接，两个无线信号发射接收模块与单片机最小系统33分别单独电源供电；总塔台31与分塔台32之间由KYL-668无线信号发射接收模块34无线通讯连接；分塔台32与无人机靶机21之间由YCF-3000无线信号发射接收模块35无线通讯连接，两种无线信号发射接收模块收发一体，两种无线信号发射接收模块工作频率相差较大不会相互干扰。

控制范围4包括总塔台控制范围41、分塔台控制范围42，总塔台控制范围41为20千米，分塔台控制范围42为3千米。

工作原理：整个系统由一个总塔台和五个分塔台,总塔台由控制核心单片机最小系统运算搭载KYL-668无线信号发射接收模块(发射范围为20千米以内)发射开机指令,五个分塔台由控制核心单片机最小系统运算搭载KYL-668无线信号发射接收模块的接收器接收到开机指令,导通分塔台单片机与电源之间的开关,分塔台开机；分塔台除了搭载KYL-668无线信号发射接收模块还搭载YCF-3000无线信号发射接收模块(发射范围为3千米以内),无人机除了必要的单片机最小系统、驱动模块、稳压模块、GPS模块、三轴陀螺仪，还搭载YCF-3000无线信号发射接收模块，用于接收分塔台发来的指令；无人机靶机的指令由分塔台与搭载的YCF-3000无线信号发射接收模块发出,分塔台开机时自动运行提前烧录的程序,每一个分塔台按照地点的顺序分配了不同的时序,每一个分塔台控制的无人机靶机又被分配了连续的时序，在同时命令靶机升空后,雷达信号模拟吊舱或红外信号模拟吊舱按照时序先后依次开始，等待试验弹的打击。工作本发明所有无线通讯模块以及控制系统的正常运行由单片机及其最小系统非配的寄存器读写运行来完成，本发明的靶机系统是采用悬停于固定位置的旋翼无人机群搭载信号模拟吊舱模拟超音速高机动的无人靶机系统。因此本发明的中的靶机系统主体是相对地面静止的，无人机靶机吊舱依次产生雷达或红外信号待实验弹导引头发现“目标”,采用流水灯的原理，通过按时间顺序模拟不同位置靶机的雷达或红外特征信号，实现在实验弹导引头看来的超音速高机动靶机。换言之，本发明是通过实现无人靶机特征信号的虚拟流动来实现对实体靶机的模拟。每一个分塔台可以向至少5个靶机发出指令,每一个I/O口独立向一台靶机发送至少一种指定指令。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种基于流水灯原理的超音速高机动无人靶机系统包括射击部分、射击目标部分、控制部分、控制范围；其特征在于：射击部分为单独一个系统，在飞机场随时待命；射击目标部分为被测对象主要射击目标；控制部分有六个，一个总塔台和五个分塔台；控制范围是控制部分发射无线信号的覆盖范围；

所述射击部分包括战斗机、试验弹；试验弹挂载在战斗机上，战斗机在飞机场随时待命升空；

所述射击目标部分包括无人机靶机、模拟轨迹；无人机靶机是若干个搭载雷达信号模拟吊舱或红外信号模拟吊舱的旋翼飞机，无人机靶机上除了搭载其本身必要的飞控系统之外还搭载一个YCF-3000无线信号发射接收模块；模拟轨迹是所述无人机靶机按照传统无人机靶机飞行轨迹依次升空悬停连线的轨迹；

所述控制部分包括总塔台、分塔台、单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、YCF-3000无线信号发射接收模块、电源；总塔台搭载单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、电源，分塔台搭载单片机最小系统、KYL-668无线信号发射接收模块、YCF-3000无线信号发射接收模块、电源；各个元器件之间由导线连接，KYL-668无线信号发射接收模、YCF-3000无线信号发射接收模块，与单片机最小系统分别单独电源供电；总塔台与分塔台之间由KYL-668无线信号发射接收模块无线通讯连接；分塔台与无人机靶机之间由YCF-3000无线信号发射接收模块无线通讯连接，两种无线信号发射接收模块收发一体；

所述控制范围包括总塔台控制范围、分塔台控制范围，总塔台控制范围为20千米，分塔台控制范围为3千米。

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