CN109885101A - 一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法及系统，在无人飞行器上搭载制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置；所述无人飞行器起飞并向目标飞行，到达指定位置，所述制导模拟模块开始工作，对目标进行探测并模拟导弹末制导；在末制导的模拟过程中，在制导模拟功能控制模块的控制下，将制导数据、拍摄的影像、无人飞行器的位置信息及时间信息实时存储在所述存储模块并回传地面主控计算机；结束全部导弹末制导模拟后，停止制导模拟模块的工作，无人飞行器返航至指定位置。通过本发明提供的方法及系统，可以以低廉成本，可重复地实现末制导，并可提供末制导全过程数据，以便于对抗效果分析、目标隐身性和安全性分析和设计优化、以及制导算法、反对抗能力验证等。

Description

一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种模拟导弹末制导的方法，尤其是一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法。

背景技术

导弹末制导一般是在导弹飞行末端，使用导弹自身的导引头探测、锁定目标，并控制自身对目标进行攻击的过程。这种制导方式一般常见于反舰导弹，导引头多采用雷达制导或红外制导，通过目标的特征信号进行识别和锁定。

反舰导弹是舰艇目标面对的重大威胁，针对这一威胁，世界各国海军都在积极开发主动或被动的对抗措施。除了加强防空导弹、近防武器等硬对抗措施外，还采用干扰等软对抗手段，并着重加强舰艇隐身性设计的方式。控制并减弱目标的特征信号，提高舰艇的隐身性是直接针对探测手段的本源，能够显著提升软对抗效果，提升舰艇的生存能力。

但是，由于导弹和舰艇的造价高，实验实际控制难度大，并且导弹飞行速度快、末制导的数据难以获取等因素，一般很难采用真实目标导弹实验的方式检验实际舰艇生存能力；此外，如果采用直升机带飞的方式，又存在配合条件要求高、实验调度复杂、难以重复、实验成本高等问题，也难以大规模开展。这些都造成实验积累的数据不多，难以支撑软对抗措施效果评估、导弹的命中部位的分布概率分析等工作，对目标隐身性和安全性设计的指导不足。

另一方面，对于导弹而言，同样需要了解在末制导阶段导引头对目标的探测能力、导弹制导算法以及对对抗措施的反对抗能力，利用真实导弹或直升机带飞的方法同样难以获得满意的结果。

因此，如何以较低的成本和难度，获取大量针对真实目标的导弹末制导过程的数据，从而有效支撑软对抗手段的效果和舰艇实际的生存能力检验，并指导目标的隐身性和安全性设计，同时对制导算法、反对抗能力等加以全面验证，就成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法：使用无人飞行器搭载制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置等功能模块，建立空地双向实时通信，无人飞行器按制导算法模拟导弹制导，或在地面操作人员远程遥控下模拟导弹制导，回传并记录制导过程全程数据和影像。

具体地，一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，包括如下步骤：

步骤1，无人飞行器准备：在无人飞行器上搭载制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置，所述制导模拟模块的传感器和视频探头相对位置固定且指向一致；

步骤2，飞航：所述无人飞行器起飞并向目标飞行，到达指定位置;

步骤3，末制导模拟：当所述无人飞行器与所述目标的距离达到所述制导模拟模块的工作距离后，所述制导模拟模块开始工作，对目标进行探测并模拟导弹末制导，视频探头同时进行拍摄，定位装置和定时装置按设置的时间间隔获取位置和时间信息；

步骤4，获取末制导数据：在末制导的模拟过程中，在所述制导模拟功能控制模块的控制下，通过所述无线数据传输装置将步骤3中所述制导模拟模块输出的制导数据、所述视频探头拍摄的影像、所述定位装置获取的无人飞行器当前位置信息及所述定时装置获取的时间信息实时存储在所述存储模块并回传地面主控计算机；

步骤5，返航：结束全部导弹末制导模拟后，停止制导模拟模块的工作，无人飞行器返航。

进一步，所述制导模拟模块为一个或多个；所述制导模拟模块在雷达制导模拟模块、红外制导模拟模块中选择。

进一步，所述制导模拟模块为工作于X波段的单脉冲雷达的制导模拟模块。

进一步，所述视频探头为具备红外透雾和变焦功能的摄像头。

进一步，在步骤2中所述指定位置与目标间的距离不大于所述制导模拟模块的工作距离，在接近目标的飞行过程中，在到达指定位置之前，所述制导模拟模块不工作。

进一步，所述定位装置和定时装置为GPS装置，可同时获得无人飞行器位置坐标和GPS时间。

进一步，在步骤3中，当所述无人飞行器与所述目标的距离达到所述制导模拟模块的工作距离后，由操作人员遥控所述制导模拟模块开始工作，并由操作人员确认所述制导模拟模块可探测到目标，并能正常工作。

进一步，在步骤3中，所述制导模拟模块模拟导弹末制导时，所述无人飞行器飞行路线选择以下三种中的任意一种或将其中某几种无人飞行器飞行路线控制方式的组合：（1）由操作人员人工遥控无人飞行器飞行；（2）通过无人飞行器上搭载的制导模拟模块对目标进行实时跟踪，通过主控计算机中事先设定的制导算法自动引导无人飞行器向目标飞行；（3）按照预先设定好的飞行路线进行飞行。

进一步，在步骤3中，当所述无人飞行器距离目标一定距离之内，瞄准位置不再发生变化，本次末制导模拟结束，或者在模拟中由操作人员手动结束当次制导模拟。

本申请还提出了一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的系统，包括无人飞行器以及在所述无人飞行器上搭载的制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置，所述制导模拟模块的传感器和视频探头相对位置固定且指向一致，所述制导模拟功能控制模块与制导模拟模块、视频探头、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置相连，将制导模拟模块输出的制导数据、视频探头拍摄的影像、定位装置获取的无人飞行器当前位置的三维坐标及定时装置获取的时间信息通过无线数据传输装置实时回传地面主控计算机，并存入存储装置，所述无线数据传输装置还可接收来自地面主控计算机的控制信号，由所述制导模拟功能控制模块控制各功能模块的工作。

进一步，所述定位装置和定时装置采用GPS装置，制导模拟模块采用X波段单脉冲雷达制导模拟模块。

通过本发明提供的方法及系统，可以以低廉成本，可重复地实现末制导，并可提供末制导全过程制导数据、目标瞄准区域影像和末制导飞行航线，使得获得大量可供对抗效果分析、目标隐身性和安全性分析和设计优化、以及制导算法、反对抗能力验证等的数据成为可能。

附图说明

图1是根据本发明的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法的流程图。

图2是根据本发明的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的系统。

图3是执行本发明的一种利用旋翼无人机模拟导弹末制导的系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

雷达制导导弹的导引头实质是一种雷达装置，同样，红外导引头的核心是红外成像装置，因此可以通过相应的模拟装置实现导引头制导的功能，并将模拟装置的输出进行数字化后传输或存储。为了获得导引头探测时实际瞄准的位置，则可通过搭载与制导仿真模块指向一致的视频探头进行同步拍摄实现，拍摄的图像同样在数字化后传输或存储。

无人飞行器的制导过程可以通过制导算法自动实现，或者也可以通过人工干预的方式手动实现。通过数据记录的同步性，就可以获得整个制导过程的制导航线、制导模块的输出以及相对应的瞄准位置，从而直观反映导弹攻击的全过程。

本申请通过利用无人机搭载制导模拟模块和视频探头来模拟导弹末制导，这种方法可以获得对目标进行末制导时制导模块的输出以及制导模块所探测目标位置的实时影像。

具体而言，本申请提出了一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，包括如下步骤：

步骤1，无人飞行器准备：在无人飞行器上搭载制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置。制导模拟模块的传感器和视频探头相对位置固定且指向一致，从而视频探头拍摄区域和制导模拟模块的传感器照射的主要区域大体重叠。制导模拟模块输出的制导数据、视频探头拍摄的影像、定位装置获取的无人飞行器当前位置的三维坐标及定时装置获取的时间信息在制导模拟功能控制模块的控制下，通过无线数据传输装置实时回传地面主控计算机，并存入存储装置。无线数据传输装置还可接收来自地面主控计算机的控制信号，由制导模拟功能控制模块控制各功能模块的工作。

步骤2，飞航：无人飞行器起飞并向目标飞行，到达指定位置，该位置与目标间的距离不大于制导模拟模块的工作距离。其中，在接近目标的飞行过程中，在到达指定位置之前，所述制导模拟模块不工作，至目标附近后，可以由操作人员遥控制导模拟模块开始工作，并由操作人员确认制导模拟模块工作正常，可探测到目标。

步骤3，末制导模拟：无人飞行器在指定位置就位后，由制导模拟模块对目标进行探测模拟导弹末制导，视频探头同时进行拍摄，定位装置和定时装置按设置的时间间隔获取位置和时间信息。当无人飞行器距离目标一定距离之内，瞄准位置不再发生变化，本次末制导模拟结束，或者在模拟中由操作人员手动结束当次制导模拟。其中，模拟导弹末制导时，可以根据回传数据由主控计算机自动或由操作人员手动控制无人飞行器飞行路线。

步骤4，获取末制导数据：在末制导的模拟过程中，在所述制导模拟功能控制模块的控制下，通过所述无线数据传输装置将步骤3中所述制导模拟模块输出的制导数据、所述视频探头拍摄的影像、所述定位装置获取的无人飞行器当前位置信息及所述定时装置获取的时间信息实时存储在存储模块并回传地面主控计算机。

步骤5，返航：结束全部导弹末制导模拟后，操作人员遥控停止制导模拟模块的工作，无人飞行器返航至指定位置。

其中，在步骤1中，制导模拟模块可以是雷达制导模拟模块，也可以是采用红外原理的红外制导模拟模块。当采用雷达制导模拟模块时，传感器为雷达天线，具体地，可以采用单脉冲雷达的制导模拟模块，传感器为单脉冲雷达天线。当采用红外制导模拟模块时，传感器为红外探头。并且，制导模拟模块不限制数量和类型，可以同时搭载一个或多个制导模拟模块，可以是一个或多个雷达制导模拟模块，或一个或多个红外制导模拟模块，或是一个或多个雷达这些制导模拟模块与一个或多个红外制导模拟模块，这些制导模拟模块的传感器相对位置固定且指向一致。当存在多于一个制导模拟模块时，可由操作人员指定主制导模拟模块，以主制导模拟模块的输出引导无人飞行器飞行。

其中，单脉冲雷达制导模拟模块可以工作于X波段；视频探头可以工作于可见光频段或红外频段，具体地，视频探头可以为具备红外透雾和变焦功能的摄像头。当制导模拟模块有红外制导模拟模块时，可以不使用视频探头。

定位装置和定时装置可直接采用GPS装置，从而同时获得无人飞行器位置坐标和GPS时间。

使用的无线数据传输装置可以进行双向数据传输，可以将无人飞行器上搭载的制导模拟模块的数据、位置坐标信息和视频探头拍摄的影像实时或准实时回传控制计算机，也可以接受主控计算机发来的控制指令。

在步骤2中，向指定位置飞行的路线可以由操作人员人工遥控或者按事先设定的航线进行飞行。

在步骤3中，调整无人飞行器飞行路线可以是：（1）由操作人员人工遥控无人飞行器飞行；（2）通过无人飞行器上搭载的制导模拟模块对目标进行实时跟踪，通过主控计算机中事先设定的制导算法自动引导无人飞行器向目标飞行；（3）按照预先设定好的飞行路线进行飞行；可以选择以上三种中的任意一种或其中某几种无人飞行器飞行路线控制方式的随时、随意组合。

在步骤3中，当无人机接近目标至一定距离以内，瞄准位置不再发生变化，由地面控制人员切换控制方式为手动控制，确保无人机不与目标发生碰撞。当完成一次仿真后，由地面控制人员手动控制无人机远离目标，重复步骤3、4，开始下一次末制导模拟，直至完成要求次数的模拟后返航。

在步骤4中，制导模拟模块的输出和视频探头所拍摄的影像可实时被存储于无人飞行器上，或可被存储在主控计算机或其他存储装置上，或无人飞行器和主控计算机或其他存储装置上均进行存储。

在步骤4中，制导模拟模块的输出与视频探头拍摄的影像间通过GPS时间进行同步。

在步骤5中，返航的飞行路线可以是：（1）由操作人员手动控制向指定位置返航；（2）向无人飞行器发出返航指令，由无人飞行器按事先设定的返航航线返航至指定位置。

最后，作为具体的一种实施方式，如图3所示，无人飞行器为具备遥控功能的旋翼无人机，其中X波段单脉冲雷达制导模拟模块的单脉冲天线与视频探头指向一致，按预设航线接近至制导模拟模块的工作距离后，制导模拟模块搜索目标，根据制导模拟模块的输出控制无人机按输出的最大值方向飞行，同时视频探头进行拍摄、GPS装置实时获取无人机坐标，并将所有数据以GPS时间为基准进行存储并回传主控计算机，地面控制人员可以通过控制视频探头焦距的方式以获得更为清晰或放大的瞄准区域影像。当无人机接近目标，距目标一定的距离以内，瞄准位置不再发生变化，地面控制人员切换无人机控制方式为手动控制，确保无人机与目标不发生碰撞，本次末制导模拟结束。

本发明可提供一种成本低廉、易于实现、可重复的，并可提供末制导全过程数据输出和目标瞄准区域影像的方法及系统，使得提供大量可供目标隐身性和安全性分析和设计优化、以及制导算法、反对抗能力验证等的数据成为可能。

应当说明的是，具体的制导模拟模块的具体电路或是执行的方法不是本申请的改进所在，现有技术中已经现有的制导模拟模块，而制导模拟功能控制模块具体协调各部件执行步骤1-5中的方法。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明和举例说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此或仅限于实例的成像要求和具体参数，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，包括如下步骤：

步骤1，无人飞行器准备：在无人飞行器上搭载制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置，所述制导模拟模块的传感器和视频探头相对位置固定且指向一致；

步骤2，飞航：所述无人飞行器起飞并向目标飞行，到达指定位置;

步骤3，末制导模拟：当所述无人飞行器与所述目标的距离达到所述制导模拟模块的工作距离后，所述制导模拟模块开始工作，对目标进行探测并模拟导弹末制导，视频探头同时进行拍摄，定位装置和定时装置按设置的时间间隔获取位置和时间信息；

步骤4，获取末制导数据：在末制导的模拟过程中，在所述制导模拟功能控制模块的控制下，通过所述无线数据传输装置将步骤3中所述制导模拟模块输出的制导数据、所述视频探头拍摄的影像、所述定位装置获取的无人飞行器当前位置信息及所述定时装置获取的时间信息实时存储在所述存储模块并回传地面主控计算机；

步骤5，返航：结束全部导弹末制导模拟后，停止制导模拟模块的工作，无人飞行器返航。

2.如权利要求2所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，所述制导模拟模块为一个或多个；所述制导模拟模块在雷达制导模拟模块、红外制导模拟模块中选择。

3.如权利要求3所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，所述视频探头为具备红外透雾和变焦功能的摄像头。

4.如权利要求1所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，在步骤2中所述指定位置与目标间的距离不大于所述制导模拟模块的工作距离，在接近目标的飞行过程中，在到达指定位置之前，所述制导模拟模块不工作。

5.如权利要求1所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，所述定位装置和定时装置为GPS装置，可同时获得无人飞行器位置坐标和GPS时间。

6.如权利要求1所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，，在步骤3中，当所述无人飞行器与所述目标的距离达到所述制导模拟模块的工作距离后，由操作人员遥控所述制导模拟模块开始工作，并由操作人员确认所述制导模拟模块可探测到目标，并能正常工作。

7.如权利要求1所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，在步骤3中，所述制导模拟模块模拟导弹末制导时，所述无人飞行器飞行路线选择以下三种中的任意一种或将其中某几种无人飞行器飞行路线控制方式的组合：（1）由操作人员人工遥控无人飞行器飞行；（2）通过无人飞行器上搭载的制导模拟模块对目标进行实时跟踪，通过主控计算机中事先设定的制导算法自动引导无人飞行器向目标飞行；（3）按照预先设定好的飞行路线进行飞行。

8.如权利要求1所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的方法，在步骤3中，当所述无人飞行器距离目标一定距离之内，瞄准位置不再发生变化，本次末制导模拟结束，或者在模拟中由操作人员手动结束当次制导模拟。

9.一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的系统，包括无人飞行器以及在所述无人飞行器上搭载的制导模拟模块、视频探头、制导模拟功能控制模块、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置，所述制导模拟模块的传感器和视频探头相对位置固定且指向一致，所述制导模拟功能控制模块与制导模拟模块、视频探头、存储装置、无线数据传输装置、定位装置和定时装置相连，将制导模拟模块输出的制导数据、视频探头拍摄的影像、定位装置获取的无人飞行器当前位置的三维坐标及定时装置获取的时间信息通过无线数据传输装置实时回传地面主控计算机，并存入存储装置，所述无线数据传输装置还可接收来自地面主控计算机的控制信号，由所述制导模拟功能控制模块控制各功能模块的工作。

10.如权利要求9所述的一种利用无人飞行器模拟导弹末制导的系统，所述定位装置和定时装置采用GPS装置，制导模拟模块采用X波段单脉冲雷达制导模拟模块。