CN109945868A - 一种无人机目标照射航线自动规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机目标照射航线自动规划方法，流程如下：获取目标和直升机的位置，给定盘旋圆半径和目标距盘旋圆的最短距离，计算方向角，计算目标与圆心之间的距离，计算圆心位置，将圆心经纬度、方向角以及给定盘旋高度发送给机载，计算入射角和攻击角，对入射角和攻击角的大小进行判断来是否更改航线。本发明根据直升机攻击位置、目标位置实时生成目标照射航线，动态引导无人机在规划好的航线上飞行，使得无人机在照射航线上飞行时能够始终满足照射条件。

Description

一种无人机目标照射航线自动规划方法

技术领域

本发明涉及无人机与直升机协同作战领域，更具体地说，是指一种无人机目标照射航线自动规划方法。

背景技术

随着无人机相关技术的发展，其战场优势在现代战争中不断凸显。与有人直升机相比，无人机在执行特定区域长时间监视、特定航线高精度跟踪及特定任务重复性执行等方面具有先天优势，并且能避免人员的伤亡。之前由有人直升机完成的一些任务完全可以由无人机执行，利用无人机与有人直升机协同作战，将无人机与有人直升机优势进行互补，是现代战争新的作战样式发展趋势。

直升机发射激光制导导弹攻击地面目标时，需要激光照射器为导弹提供照射指引，无人机可以利用自身携带的侦察照射设备对目标进行跟踪及照射指引。无人机的照射航线应根据导弹攻击目标所要求的入射角度进行调整。目前现有的无人机与直升机协同照射航线为无人机在目标前方进行圆盘旋飞行，与直升机攻击位置同向，为降低无人机操作手的工作负荷，提高导弹命中率，无人机的照射航线应能够根据直升机发射导弹的位置、目标位置进行动态规划及调整。

目前未见相关的照射航线自动规划方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无人机目标照射航线自动规划方法。

技术方案

一种无人机目标照射航线自动规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：确定照射航线约束条件如下：无人机在目标前方进行圆盘旋形式的航线飞行，盘旋圆心选择在直升机与目标的连线之上，目标距离无人机的最短距离为D_min，无人机盘旋半径采用最小转弯半径R_s，无人机高度保持固定高度H；

步骤2：实时获取目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，根据高斯坐标转换公式，将实时获取的目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，转换为平面直角坐标下的位置(X_t，Y_t)，并将实时获取的直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，转换为平面直角坐标下的位置(X_h，Y_h)，根据目标和直升机的位置计算出方向角α：

步骤3：计算目标与盘旋圆心之间的距离D_t：

D_t＝R_s+D_min

步骤4：根据方向角α、目标点位置坐标(X_t，Y_t)以及距离D_t，计算出盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)：

步骤5：将盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)转换成经度、纬度坐标(L_s，B_s)，再将方向角α、盘旋圆的圆心经纬度坐标(L_s，B_s)以及给定的无人机盘旋高度H发送给无人机，无人机根据发送的参数进行航迹跟踪；

步骤6：实时计算目标点到照射航线的切线与目标点和盘旋圆心连线形成的夹角θ，称之为入射角：

步骤7：实时计算直升机和目标点连线与目标点和盘旋圆心连线的夹角称之为攻击角：

步骤8：实时进行入射角和攻击角的相对关系判断，若则重复步骤2到步骤5重新计算生成新的照射航线，并发送给无人机进行跟踪，否则保持当前无人机照射航线不变。

有益效果

本发明提出的一种无人机目标照射航线自动规划方法，根据直升机攻击位置、目标位置实时生成目标照射航线，动态引导无人机在规划好的航线上飞行，使得无人机在照射航线上飞行时能够始终满足照射条件。具有以下优点：

1、能根据照射约束条件实时生成符合要求的照射航线，并自动装订给无人机进行执行，降低无人机飞行操纵手操作负担，降低协同照射难度；

2、能根据直升机攻击方位调整实时位置变化，自动决策是否需要重新规划并在需要时进行在线重规划，使得无人机当前照射航线始终满足照射约束条件，从而提高协同攻击成功率及导弹命中率。

附图说明

图1：目标、直升机、规划圆航线关系示意图

图2：入射角θ和攻击角的关系示意图

图3：本发明盘旋圆航线自动生成实现流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

步骤1：确定照射航线约束条件如下：无人机在目标前方进行圆盘旋形式的航线飞行，盘旋圆心选择在直升机与目标的连线之上，目标距离无人机的最短距离为D_min＝2000m，无人机盘旋半径采用最小转弯半径R_s＝1000m，无人机高度保持固定高度H＝2000m(相对地面高度)。目标、直升机、照射航线三者相对关系示意图如附图1所示。图中梯形区域为直升机攻击区。

步骤2：从无人机下传的遥测数据中实时获取目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，根据高斯坐标转换公式，将实时获取的目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，转换为平面直角坐标下的位置(X_t，Y_t)，并将实时获取的直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，转换为平面直角坐标下的位置(X_h，Y_h)，根据目标和直升机的位置计算出方向角α:

方向角α示意图如附图2所示。

步骤3：计算目标与盘旋圆心之间的距离D_t：

D_t＝R_s+D_min＝1000+2000＝3000m

步骤4：根据方向角α、目标点位置坐标(X_t，Y_t)以及距离D_t，计算出盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)：

步骤5：将盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)转换成经度、纬度坐标(L_s，B_s)，再将方向角α、盘旋圆的圆心经纬度坐标(L_s，B_s)以及给定的无人机盘旋高度H发送给无人机，无人机根据发送的参数进行航迹跟踪。

步骤6：实时计算入射角θ：

步骤7：实时计算攻击角

入射角θ和攻击角的关系示意图如附图2所示。

步骤8：实时进行入射角和攻击角的相对关系判断，若则重复步骤2到步骤5重新计算生成新的照射航线，并发送给无人机进行跟踪，否则保持当前无人机照射航线不变。

从而实现无人机照射航线的自动生成。

Claims (1)

1.一种无人机目标照射航线自动规划方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：确定照射航线约束条件如下：无人机在目标前方进行圆盘旋形式的航线飞行，盘旋圆心选择在直升机与目标的连线之上，目标距离无人机的最短距离为D_min，无人机盘旋半径采用最小转弯半径R_s，无人机高度保持固定高度H；

步骤2：实时获取目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，根据高斯坐标转换公式，将实时获取的目标经度、纬度坐标(L_t，B_t)，转换为平面直角坐标下的位置(X_t，Y_t)，并将实时获取的直升机经度、纬度坐标(L_h，B_h)，转换为平面直角坐标下的位置(X_h，Y_h)，根据目标和直升机的位置计算出方向角α：

步骤3：计算目标与盘旋圆心之间的距离D_t：

D_t＝R_s+D_min

步骤4：根据方向角α、目标点位置坐标(X_t，Y_t)以及距离D_t，计算出盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)：

步骤5：将盘旋圆的圆心位置(X_s，Y_s)转换成经度、纬度坐标(L_s，B_s)，再将方向角α、盘旋圆的圆心经纬度坐标(L_s，B_s)以及给定的无人机盘旋高度H发送给无人机，无人机根据发送的参数进行航迹跟踪；

步骤6：实时计算目标点到照射航线的切线与目标点和盘旋圆心连线形成的夹角θ，称之为入射角：

步骤7：实时计算直升机和目标点连线与目标点和盘旋圆心连线的夹角称之为攻击角：

步骤8：实时进行入射角和攻击角的相对关系判断，若则重复步骤2到步骤5重新计算生成新的照射航线，并发送给无人机进行跟踪，否则保持当前无人机照射航线不变。