CN112611268A - 一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，高速巡飞平台的尾部设置有涵道电机，视觉导航系统设置在高速巡飞平台的前下方，高速巡飞平台内设置有高比能锂电池、链路及飞行控制系统以及战斗部。达到的技术效果为：重量和尺寸均满足单兵携带和使用要求；作战效率高；利用翼梢端板提高了升阻比，增强了横航向稳定性，利用涵道风扇尾流增强了舵效；机翼同时充当承力结构和电池外壳，节省了结构重量，机翼与机体分离设计，便于独立充电和存储，安全性高；用涵道风扇电机提供推力，飞行速度高，成本低；采用多节点双向信息传输，可单发使用，也利于集群作战；巡飞高度低、自身目标小、飞行速度快，生存能力强。

Description

一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹

技术领域

本发明涉及飞行器设计技术领域，具体涉及一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，具有视觉导航和图像精确末制导功能。

背景技术

常规巡飞弹通常以远程空域巡逻、侦查、打击为设计目标，采用螺旋桨或涡喷发动机作为动力系统，采用电子或者卫星导航系统进行制导，其远程作战的任务目标使得其机身长度或展长通常为数米、起飞重量通常为数十或数百公斤；螺旋桨动力系统限制了其前飞速度，涡喷发动机动力系统显著提高了其生产成本；电子或者卫星导航系统精度相对较低，容易受干扰，且不利于集群控制；较大的机身尺寸和机体重量不利于在近程空域对指定目标进行全方位打击，对轻型目标打击成本大。

发明内容

为此，本发明提供一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，以解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，包括高速巡飞平台、涵道电机、视觉导航系统、高比能锂电池、链路及飞行控制系统以及战斗部，所述高速巡飞平台的尾部设置有所述涵道电机，所述视觉导航系统设置在所述高速巡飞平台的前下方，所述高速巡飞平台内设置有所述高比能锂电池、所述链路及飞行控制系统以及所述战斗部。

进一步地，所述高速巡飞平台包括翼梢端板、机翼、机身、升降舵以及方向舵，所述机身的两侧分别可拆卸连接有所述机翼，所述机翼的翼梢固定有所述翼梢端板，所述涵道电机设置在所述机身的尾部，所述升降舵的内侧及所述方向舵位于所述涵道电机的出风口处，所述高比能锂电池与所述机翼一体成型，所述战斗部设置在所述机身内，所述链路及飞行控制系统设置在所述机身内，所述视觉导航系统设置在所述机身的前下方。

进一步地，所述机翼靠近所述机身处的掠角大于所述机翼背离所述机身处的掠角。

进一步地，所述升降舵用于控制所述高速巡飞平台的俯仰和滚转，当所述升降舵向同侧偏转相同角度时，所述高速巡飞平台产生俯仰力矩，当所述升降舵偏转角度存在差异时，所述高速巡飞平台产生滚转力矩。

进一步地，所述方向舵用于控制所述高速巡飞平台的偏航，当所述方向舵向侧方偏转时，所述高速巡飞平台产生偏航力矩。

进一步地，所述链路及飞行控制系统包括链路模块以及飞控模块；所述链路模块用于接收地面站或母机发送的目标图像信息，并传送给视觉导航系统，同时实现多点双向数据通讯，提供群通信功能；所述飞控模块接受所述视觉导航系统提供的位置信息，并根据装订目标位置自主生成航路，对高速巡飞平台推力及操纵力矩进行控制，使高速巡飞平台具有全自主飞行功能，同时接受所述视觉导航系统提供的偏靶量信息，以攻击目标为中心控制舵面，稳定高速巡飞平台姿态，实现对目标精确打击。

进一步地，所述战斗部位于所述链路及飞行控制系统的前侧。

进一步地，所述翼梢端板位于巡飞弹整机重心后侧。

进一步地，巡飞弹整机重量不超过5kg，最大尺寸不超过0.5m。

进一步地，所述战斗部的重量不超过1kg。

本发明具有如下优点：

1、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹是重量和尺寸均满足单兵携带和使用要求的小型巡飞弹系统；

2、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹的飞行轨迹包括巡飞段和攻击段，省略了弹道段，当放飞方式为空中释放时，进一步省略巡飞段，直接进入攻击段，作战效率高；

3、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹的小型高速巡飞平台利用翼梢端板提高了升阻比，增强了横航向稳定性，利用涵道风扇尾流增强了舵效；

4、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹的能源系统与机翼结构一体化设计，机翼同时充当承力结构和电池外壳，节省了结构重量，机翼与机体分离设计，便于独立充电和存储，安全性高；

5、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹用涵道风扇电机提供推力，飞行速度高，成本底；

6、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹利用视觉导航和图像末制导，抗干扰能力强，打击精度高；

7、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹采用多节点双向信息传输，可单发使用，也利于集群作战；

8、本发明的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹巡飞高度低、自身目标小、飞行速度快，生存能力强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹的整体结构图。

图2为本发明一些实施例提供的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹的舱内设备布置示意图。

图中：1、高速巡飞平台，2、涵道电机，3、视觉导航系统，4、高比能锂电池，5、链路及飞行控制系统，6、战斗部，101、翼梢端板，102、机翼，103、机身，104、升降舵，105、方向舵。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图1至图2所示，本发明第一方面实施例中的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，包括高速巡飞平台1、涵道电机2、视觉导航系统3、高比能锂电池4、链路及飞行控制系统5以及战斗部6，高速巡飞平台1的尾部设置有涵道电机2，视觉导航系统3设置在高速巡飞平台1的前下方，高速巡飞平台1内设置有高比能锂电池4、链路及飞行控制系统5以及战斗部6。

在上述实施例中，需要说明的是，巡飞弹的起飞重量不超过5kg，最大飞行速度超过180km/h，机体最大尺寸不超过0.5m，可由单兵携带、成组发射或空中投放；使用过程中，其飞行轨迹包括巡飞段和攻击段，省略弹道段，当在空中释放时，进一步省略巡飞段，直接进入攻击段。

本实施例采用涵道电机2作为动力，相比螺旋桨可以提高巡航速度，相比涡喷发动机可以节省成本；采用视觉导航系统3制导，不受电磁干扰，精度高。

此外，本实施例的视觉导航系统3，可以实时记录飞行器前端视角影像，匹配地理信息实现视觉导航；同时按任务目标装订信息搜索、识别和锁定目标，并与链路及飞行控制系统5进行实时信息交互，控制平台准确飞抵指定目标。

上述实施例达到的技术效果为：为满足对近程空域内作战目标的高精度高速度打击，并为“蜂群”作战提供高效能作战单元，本实施例提出了一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其尺寸和重量相比常规巡飞弹较小，可实现单兵携带作战，也可成群投送和空中发射；其飞行速度相比同规模无人机高，可实现对目标的高速高精度打击，并具有比常规空-地导弹更远的追踪打击距离。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，高速巡飞平台1包括翼梢端板101、机翼102、机身103、升降舵104以及方向舵105，机身103的两侧分别可拆卸连接有机翼102，机翼102的作用为在高速巡飞平台1起飞时提供升力，机翼102的翼梢固定有翼梢端板101，涵道电机2设置在机身103的尾部，升降舵104的内侧及方向舵105位于涵道电机2的出风口处，高比能锂电池4与机翼102一体成型，战斗部6设置在机身103内，链路及飞行控制系统5设置在机身103内，视觉导航系统3设置在机身103的前下方。

在上述优选的实施例中，需要说明的是，机身103主要用于连接左右两侧机翼102，同时用于搭载其他机载设备和有效载荷，机身103的构型为旋转体，并在涵道电机2的前端进行减阻设计；通过升降舵104的内侧及方向舵105位于涵道电机2的出风口处，其尾流对升降舵104和方向舵105的舵效具有增强效果，借助涵道尾流增强舵效，形成矢量推进效应，升降舵104同时控制俯仰和滚转；由涵道风扇电机提供推力，涵道电机2位于机身103后方、舵面前方，前端具有减阻效应，后端具有矢量控制效应；充电时，机翼102整体与机身103分离，有利于降低结构重量，减小操作难度，提高使用安全性。

上述优选的实施例的有益效果为：通过设置翼梢端板101，一方面可以降低机翼诱导阻力，一方面可以提升平台的横航向稳定性；通过高比能锂电池4与机翼102的一体化设计，机翼102的壳体同时充当高比能锂电池4的外壳，机翼102整体拆卸后对高比能锂电池4进行充电。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，机翼102采用两段式设计，机翼102靠近机身103处的掠角大于机翼102背离机身103处的掠角。

上述优选的实施例的有益效果为：前段后掠角大，有助于改善大迎角性能，后段后掠角小，有助于提升升阻特性，相比不变后掠角的机翼而言，在大迎角时具有更好的气动特性。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，升降舵104用于控制高速巡飞平台1的俯仰和滚转，当升降舵104向同侧偏转相同角度时，高速巡飞平台1产生俯仰力矩，当升降舵104偏转角度存在差异时，高速巡飞平台1产生滚转力矩。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，方向舵105用于控制高速巡飞平台1的偏航，当方向舵105向侧方偏转时，高速巡飞平台1产生偏航力矩。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，链路及飞行控制系统5包括链路模块以及飞控模块；链路模块用于接收地面站或母机发送的目标图像信息，并传送给视觉导航系统3，同时实现多点双向数据通讯，提供群通信功能；飞控模块接受视觉导航系统3提供的位置信息，并根据装订目标位置自主生成航路，对高速巡飞平台1推力及操纵力矩进行控制，使高速巡飞平台1具有全自主飞行功能，同时接受视觉导航系统3提供的偏靶量信息，以攻击目标为中心控制舵面，稳定高速巡飞平台1姿态，实现对目标精确打击。

上述优选的实施例的有益效果为：多节点链路利于集群控制，并具备飞行控制模块，可实现全自主飞行；不依赖卫星导航技术，通过目标图像识别和视觉导航系统实现飞行导航和末端精确制导功能，并通过集成链路与母机/地面控制终端实现任务装订和信息交互，使用自主飞行控制模块，实现从空中或地面发射，使巡飞弹在无人干预的情况下，在复杂电磁环境中能沿既定航路稳定飞行，实施对30km半径范围内指定的静态/动态目标的精确打。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，战斗部6位于链路及飞行控制系统5的前侧。

上述优选的实施例的有益效果为：通过将战斗部6设置在链路及飞行控制系统5的前侧，有效的实现了精准打击的效果。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，翼梢端板101位于巡飞弹整机重心后侧。

上述优选的实施例的有益效果为：机翼102两端翼尖设置有端板结构，一方面可减小机翼诱导阻力，提高升阻比，另一方面翼梢端板101位于巡飞弹整机重心之后，可提升横航向稳定性。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，巡飞弹整机重量不超过5kg，最大尺寸不超过0.5m。

在上述优选的实施例中，需要说明的是，巡飞弹整机重量还可为其他任意数值。

上述优选的实施例的有益效果为：重量较轻时，便于携带，使用方便。

优选的，如图1至图2所示，在一些实施例中，战斗部6的重量不超过1kg。

在上述优选的实施例中，需要说明的是，战斗部6的重量还可为任意数值。

上述优选的实施例的有益效果为：可以实现对固定目标和轻型机动作战目标的有效打击，战斗部6质量相对常规巡飞弹较小，可实现对近程小型目标的有效打击；巡飞高度低、自身目标小、飞行速度快，具有更强的生存力。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (10)

1.一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，包括高速巡飞平台(1)、涵道电机(2)、视觉导航系统(3)、高比能锂电池(4)、链路及飞行控制系统(5)以及战斗部(6)，所述高速巡飞平台(1)的尾部设置有所述涵道电机(2)，所述视觉导航系统(3)设置在所述高速巡飞平台(1)的前下方，所述高速巡飞平台(1)内设置有所述高比能锂电池(4)、所述链路及飞行控制系统(5)以及所述战斗部(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述高速巡飞平台(1)包括翼梢端板(101)、机翼(102)、机身(103)、升降舵(104)以及方向舵(105)，所述机身(103)的两侧分别可拆卸连接有所述机翼(102)，所述机翼(102)的翼梢固定有所述翼梢端板(101)，所述涵道电机(2)设置在所述机身(103)的尾部，所述升降舵(104)的内侧及所述方向舵(105)位于所述涵道电机(2)的出风口处，所述高比能锂电池(4)与所述机翼(102)一体成型，所述战斗部(6)设置在所述机身(103)内，所述链路及飞行控制系统(5)设置在所述机身(103)内，所述视觉导航系统(3)设置在所述机身(103)的前下方。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述机翼(102)靠近所述机身(103)处的掠角大于所述机翼(102)背离所述机身(103)处的掠角。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述升降舵(104)用于控制所述高速巡飞平台(1)的俯仰和滚转，当所述升降舵(104)向同侧偏转相同角度时，所述高速巡飞平台(1)产生俯仰力矩，当所述升降舵(104)偏转角度存在差异时，所述高速巡飞平台(1)产生滚转力矩。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述方向舵(105)用于控制所述高速巡飞平台(1)的偏航，当所述方向舵(105)向侧方偏转时，所述高速巡飞平台(1)产生偏航力矩。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述链路及飞行控制系统(5)包括链路模块以及飞控模块；所述链路模块用于接收地面站或母机发送的目标图像信息，并传送给视觉导航系统(3)，同时实现多点双向数据通讯，提供群通信功能；所述飞控模块接受所述视觉导航系统(3)提供的位置信息，并根据装订目标位置自主生成航路，对高速巡飞平台(1)推力及操纵力矩进行控制，使高速巡飞平台(1)具有全自主飞行功能，同时接受所述视觉导航系统(3)提供的偏靶量信息，以攻击目标为中心控制舵面，稳定高速巡飞平台(1)姿态，实现对目标精确打击。

7.根据权利要求1所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述战斗部(6)位于所述链路及飞行控制系统(5)的前侧。

8.根据权利要求2所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述翼梢端板(101)位于巡飞弹整机重心后侧。

9.根据权利要求1所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，巡飞弹整机重量不超过5kg，最大尺寸不超过0.5m。

10.根据权利要求1所述的一种基于视觉图像精确制导的小型高速巡飞弹，其特征在于，所述战斗部(6)的重量不超过1kg。

Images