CN111272015A - 一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统及方法，评测系统包括多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置、地面测控装置以及激光照射装置；多旋翼无人机平台包括多旋翼无人机以及无人机挂架；飞行平台测控装置包括激光导引头、平台设备连接工装、数据链机载端以及平台供电系统；地面测控装置包括无人机测控装置、导引头测控装置以及数据链地面端；激光照射装置包括能够出光照射目标的激光照射器。本发明激光导引头的动态跟踪性能评测方法依托野外真实场景，比通过在半实物仿真评估系统的评估结果更可靠，且使用维护费用低廉、操作简单实用、准备和测试周期短，大大降低了整个飞行器末制导系统的验证难度。
Description
技术领域
本发明属于激光制导领域，具体涉及一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统及方法。
背景技术
激光导引头的动态跟踪性能是衡量其技术水平最为重要的一项综合指标，其从隔离度、跟踪回路带宽以及动态能量跟踪三个方面同时考核一款激光导引头的性能优劣。
现有的激光导引头动态跟踪性能测试系统方案主要有3种：(1)地面跑车评估方案，该方案为架设激光导引头于跑车顶上，使激光导引头捕获锁定目标后驾驶跑车快速接近靶标，但是该方案只能使用激光导引头平视目标，不能模拟在激光导引头从空中俯视地面目标情况下的跟踪性能验证，并且车辆速度不能太快，危险系数较高；(2)有人直升机或固定翼飞机的飞行评估方案：该方案中人员在直升机或固定翼飞机上操作激光导引头锁定并接近目标，但是该方案需要申请空域航线，成本较高，准备周期长，保障复杂，在保证飞行安全前提下高度不能过低(一般高于500m)，不能按照需要的弹道飞行轨迹接近地面目标；(3)通过五轴转台进行半实物仿真评估，该方案的缺点是五轴转台代价昂贵，激光导引头跟踪目标源为激光目标模拟器，无法准确判断评估结果的真实性，只能作为功能完整性验证。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中激光导引头动态跟踪性能测试成本昂贵、操作不便以及评估结果不可靠的问题，提供一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统及方法，能够实现低成本、高安全性和高质量地完成对导引头动态跟踪性能进行评估。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统，包括多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置、地面测控装置以及激光照射装置；所述的多旋翼无人机平台包括多旋翼无人机以及无人机挂架，通过多旋翼无人机搭载飞行平台测控装置；飞行平台测控装置包括激光导引头、平台设备连接工装、数据链机载端以及平台供电系统，激光导引头通过对目标漫反射激光回波信号测角实现对目标的动态跟踪，平台设备连接工装用于将导引头安装于多旋翼无人机平台上，数据链机载端用于将导引头的工作状态以及制导信息传送至地面测控装置，平台供电系统用于给激光导引头以及数据链机载端供电；地面测控装置包括无人机测控装置、导引头测控装置以及数据链地面端，无人机测控装置用于对多旋翼无人机平台的飞行进行控制，导引头测控装置用于记录导引头的各项工作状态及制导信息，数据链地面端用于与数据链机载端完成无线数据交换；激光照射装置包括能够出光照射目标的激光照射器。
作为优选方案，所述的激光照射装置设有用于稳定激光照射器的三脚架，所述的三脚架采用液压阻尼三脚架。
作为优选方案，所述的激光导引头为半主动激光导引头；所述激光照射器的输出激光能量不小于80mJ，工作波长为1.064μm，激光脉冲宽度15ns±5ns，激光束散角不大于0.35mrad。
作为优选方案，数据链机载端与数据链地面端的传输频点为900MHz。
本发明还提供了激光导引头的动态跟踪性能评测系统的评测方法，包括以下步骤：
步骤一、将激光导引头最大工作距离处作为多旋翼无人机平台的起飞点，将飞行平台测控装置安装在多旋翼无人机平台上；
步骤二、将激光照射器架设于照射点处，使激光照射器的出光轴对准目标；
步骤三、给多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置以及地面测控装置分别上电；
步骤四、激光导引头上电自检成功后，导引头测控装置收到自检成功标志，地面测控装置依次发送激光编码装订指令和解锁指令，同时实时接收并解析激光导引头通过遥测装置返回的对应工作状态；
步骤五、多旋翼无人机平台由接收点起飞至设定高度，使激光导引头光学窗口朝向目标；
步骤六、地面测控装置控制激光导引头位标器解锁，开始按策略搜索目标；
步骤七、激光照射器出光照射目标，激光导引头捕获跟踪目标，并通过地面测控装置监测激光导引头的工作状态以及制导信息；
步骤八、多旋翼无人机平台按照指定预定弹道轨迹飞行并接近目标，在飞行过程中，激光导引头对目标进行稳定跟踪，通过地面测控设备实时监测记录激光导引头的各项工作状态以及制导信息和多旋翼无人机的飞行参数；
步骤九、多旋翼无人机平台在目标处降落，系统断电，关闭激光照射器出光。
作为优选，步骤五所述的设定高度为1000m。
作为优选，所述的地面测控装置采用Labview虚拟仪器构建。
相较于现有技术，本发明激光导引头的动态跟踪性能评测系统采用多旋翼无人机作为飞行平台，重量轻便，保障简单，车载即可带齐设备随时随地起飞试验，对飞行场地无特殊要求，并且可按预定飞行弹道接近目标，与传统的载人直升机/固定翼飞机测试系统相比，成本低而周期短；机载测试平台通过无线数据链技术操控飞行平台上的激光导引头装订激光编码以及搜索跟踪目标，同时通过地面测控装置实时监测导引头回传各项工作状态以及制导信息和无人机回传的飞行轨迹参数，且操作简单，避免了载人飞行平台的人员安全性问题。
相较于现有技术，本发明激光导引头的动态跟踪性能评测方法依托野外真实场景，比通过在半实物仿真评估系统的评估结果更可靠。本发明评测方法中所用到的激光导引头的动态跟踪性能评测系统，其使用维护费用低廉、方法操作简单实用、准备和测试周期短，大大降低了整个飞行器末制导系统的验证难度，具有较好的推广使用前景。
附图说明
图1本发明实施例激光导引头动态跟踪评测系统的组成结构框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，本发明激光导引头的动态跟踪性能评测系统，包括多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置、地面测控装置以及激光照射装置。
多旋翼无人机平台包括多旋翼无人机以及无人机挂架，多旋翼无人机采用大载重、长航时六轴多旋翼无人机(轴径1.3m，载重5kg以上，航时30分钟以上)。
飞行平台测控装置包括激光导引头、平台设备连接工装、数据链机载端和平台供电系统。激光导引头为评测产品。平台设备连接工装用于将激光导引头、数据链机载端和平台供电系统连接固定到无人机挂架上。数据链机载端用于将导引头各项工作状态以及制导信息传送至地面测控装置。平台供电系统用于为飞行平台测试设备供电，能够提供的电压为24V，稳态电流为2A，瞬态工作电流为10A，工作时间能够达到2h。
地面测控装置包括无人机测控装置、导引头测控装置和数据链地面端。无人机测控装置可按需求采用自主飞行和手动遥控两种飞行模式，对多旋翼无人机平台的飞行进行控制。导引头测控装置采用Labview虚拟仪器设备技术，通过无线数据链对导引头发送射检、编码装订、解锁、预置角度、策略搜索等指令，同时对导引头通过无线数据链实时返回的各项工作状态以及制导信息进行解析、记录。数据链地面端机用于接收数据链机载端传送的视频图像数据。数据链机载端和数据链地面端的传输频点为900MHz。
激光照射装置包括大功率激光照射器和三角架。所述激光照射器为制式激光照射器，输出激光能量不小于80mJ，工作波长为1.064μm，激光脉冲宽度15ns±5ns，激光束散角不大于0.35mrad。三脚架为三高稳定性的液压阻尼三脚架，稳定好优良。
本发明激光导引头的动态跟踪性能评测系统的评测方法，包括以下步骤：
步骤一、将导引头最大工作距离处作为多旋翼无人机平台起飞点，将飞行平台测控装置安装在所述多旋翼无人机平台上；
步骤二、激光照射器架设于照射点处，激光照射器出光轴对准目标；
步骤三、多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置和地面测控装置分别上电；
步骤四、激光导引头上电自检成功后，导引头测控装置应收到自检成功标志，导引头测控装置依次发送激光编码装订指令、解锁指令，同时实时接收并解析所述激光导引头通过遥测装置返回的对应工作状态；
步骤五、多旋翼无人机平台由接收点起飞至1000m高度，调整后使激光导引头的光学窗口朝向目标；
步骤六、通过地面测控装置控制激光导引头位标器解锁，开始按策略搜索目标；
步骤七、激光照射器出光照射目标，激光导引头应能够捕获跟踪目标，并通过地面测控装置监测激光导引头的工作状态以及制导信息；
步骤八、多旋翼无人机平台按照指定预定弹道轨迹飞行并接近目标，在飞行过程中，通过地面测控装置实时监测记录激光导引头的各项工作状态以及制导信息和所述多旋翼无人机的飞行参数，激光导引头能够对目标进行稳定跟踪；
步骤九，多旋翼无人机平台在目标处降落，系统断电，关闭激光照射器出光。
本发明的评测系统成本低且测试周期短，依托野外真实场景，比通过在半实物仿真评估系统的评估结果更可靠，并且使用维护费用低廉、操作简单实用、准备和测试周期短，大大降低了整个飞行器末制导系统的验证难度，具有较好的推广使用前景。
以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明进行任何限制，所属领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明技术构思的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均落入权利要求书所划定的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种激光导引头的动态跟踪性能评测系统，其特征在于：包括多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置、地面测控装置以及激光照射装置；所述的多旋翼无人机平台包括多旋翼无人机以及无人机挂架，通过多旋翼无人机搭载飞行平台测控装置；飞行平台测控装置包括激光导引头、平台设备连接工装、数据链机载端以及平台供电系统，激光导引头通过对目标漫反射激光回波信号测角实现对目标的动态跟踪，平台设备连接工装用于将导引头安装于多旋翼无人机平台上，数据链机载端用于将导引头的工作状态以及制导信息传送至地面测控装置，平台供电系统用于给激光导引头以及数据链机载端供电；地面测控装置包括无人机测控装置、导引头测控装置以及数据链地面端，无人机测控装置用于对多旋翼无人机平台的飞行进行控制，导引头测控装置用于记录导引头的各项工作状态及制导信息，数据链地面端用于与数据链机载端完成无线数据交换；激光照射装置包括能够出光照射目标的激光照射器。
2.根据权利要求1所述激光导引头的动态跟踪性能评测系统，其特征在于：所述的激光照射装置设有用于稳定激光照射器的三脚架，所述的三脚架采用液压阻尼三脚架。
3.根据权利要求1所述激光导引头的动态跟踪性能评测系统，其特征在于：所述的激光导引头为半主动激光导引头；所述激光照射器的输出激光能量不小于80mJ，工作波长为1.064μm，激光脉冲宽度15ns±5ns，激光束散角不大于0.35mrad。
4.根据权利要求1所述激光导引头的动态跟踪性能评测系统，其特征在于：
数据链机载端与数据链地面端的传输频点为900MHz。
5.一种基于权利要求1所述激光导引头的动态跟踪性能评测系统的评测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将激光导引头最大工作距离处作为多旋翼无人机平台的起飞点，将飞行平台测控装置安装在多旋翼无人机平台上；
步骤二、将激光照射器架设于照射点处，使激光照射器的出光轴对准目标；
步骤三、给多旋翼无人机平台、飞行平台测控装置以及地面测控装置分别上电；
步骤四、激光导引头上电自检成功后，导引头测控装置收到自检成功标志，地面测控装置依次发送激光编码装订指令和解锁指令，同时实时接收并解析激光导引头通过遥测装置返回的对应工作状态；
步骤五、多旋翼无人机平台由接收点起飞至设定高度，使激光导引头光学窗口朝向目标；
步骤六、地面测控装置控制激光导引头位标器解锁，开始按策略搜索目标；
步骤七、激光照射器出光照射目标，激光导引头捕获跟踪目标，并通过地面测控装置监测激光导引头的工作状态以及制导信息；
步骤八、多旋翼无人机平台按照指定预定弹道轨迹飞行并接近目标，在飞行过程中，激光导引头对目标进行稳定跟踪，通过地面测控设备实时监测记录激光导引头的各项工作状态以及制导信息和多旋翼无人机的飞行参数；
步骤九、多旋翼无人机平台在目标处降落，系统断电，关闭激光照射器出光。
6.根据权利要求5所述的评测方法，其特征在于：步骤五所述的设定高度为1000m。
7.根据权利要求5所述的评测方法，其特征在于：所述的地面测控装置采用Labview虚拟仪器构建。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200612 |