CN113232893A - 一种分布式寻的制导系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式寻的制导系统，涉及制导控制技术领域，包括：信号接收器和目标指示器，所述目标指示器可附着在目标上，所述信号接收器位于进攻飞行器头部，可敏感目标指示器发射的信号，形成进攻飞行器的制导指令，导引进攻飞行器飞向目标；具有目标搜索能力强、定位精度大幅度提高、系统简单的特点。

Description

一种分布式寻的制导系统

技术领域

本发明涉及制导控制技术领域，具体涉及一种分布式寻的制导系统。

背景技术

寻的制导是一种飞行器利用导引头搜索、识别、捕获、跟踪和攻击目标的制导方式，根据导引头方案的不同，传统寻的制导可分为主动式、半主动式和被动式三种。

其中，主动式寻的制导导引头的信号发射器安装在飞行器上，这种寻的制导方式使飞行器具有“发射后不管”的能力，飞行器在飞行过程中，由导引头的信号发射器发射毫米波等探测信号照射目标，探测信号经目标反射后，被导引头上的探测器感知到，由此构成飞行器与目标的闭环导引关系。当目标所在环境比较简单时，如对空中目标进行攻击时，这种导引方式的工作可靠性较高。但是当目标的环境比较复杂时，比如存在遮挡、伪装等情况时，主动寻的制导的作战能力往往受到较大的影响，特别是进攻飞行器本身高速飞行时，对目标的搜索、捕获和识别的时间窗口非常短，对于强隐蔽、强伪装目标的攻击难度更大，往往因对目标识别和捕获的概率低而脱靶。

半主动式寻的制导采用放置在地面或其他载体上的信号发射器发射信号照射目标，进攻飞行器的导引头通过接收目标反射的信号形成导引指令，半主动寻的制导的照射和接收是分开的。其在使用时的一项必要条件是信号发射器与目标之间不能有物体遮挡，否则信号便照射不到目标上，目标也无法反射信号发射器的信号。由于此使用条件的限制，半主动寻的制导难以应用于攻击隐藏在障碍物后等信号发射器无法直接照射的目标。

无论主动寻的制导还是半主动寻的制导，信号发射器都是在距目标几公里甚至十几公里范围外将信号照射到目标上，一般情况信号是以区域面的形式照射在目标上，因此，当进攻飞行器上的导引头对目标进行跟踪时，其能够跟踪的位置是信号源照射在目标上的某个区域，难以实现对目标特定部位的高精度攻击。

被动式寻的制导往往需要目标相对周围环境具有较强的信号特征(如目标本身自带的电磁信号或高温形成的红外信号)，其跟踪的往往是目标的形心，以及电磁或红外特征的最强点，一般情况也无法实现对目标特定部位的高精度攻击。

综上，现有寻的制导系统存在对强隐蔽、强伪装目标攻击难度大、对目标特定部位攻击精度低、功能提升引起的系统复杂性增大等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种分布式寻的制导系统，具有目标搜索能力强、定位精度大幅度提高、系统简单的特点。

本发明的技术方案为：一种分布式寻的制导系统，包括：信号接收器和目标指示器，所述目标指示器可附着在目标上，所述信号接收器位于进攻飞行器头部，可敏感目标指示器发射的信号，形成进攻飞行器的制导指令，导引进攻飞行器飞向目标。

优选地，所述目标指示器由信号发射器、飞行平台、目标探测器和附着机构组成；所述飞行平台搭载信号发射器、目标探测器和附着机构；信号发射器采用毫米波雷达，其工作时，发射毫米波信号；所述目标探测器用于探测和确定目标位置，附着机构用于将飞行平台附着于目标指定部位。

优选地，所述飞行平台由信号发射器安装座、动力组、飞行控制模块、保护框和机架组成，信号发射器安装座将信号发射器与飞行平台固连，信号发射器安装座为板状平台，其固定于机架上；动力组由四组电机和螺旋桨组成，每组电机和螺旋桨安装于机架的一个机臂上，用于产生飞行平台飞行的动力和姿态调整的控制力；其中，机架为交叉设有四个机臂的矩形板，该矩形板的中心安装有飞行控制模块、信号发射器安装座和目标探测器；保护框安装于机架四个机臂的端部，构成一个四边形框架，用于将四组动力组中的螺旋桨与目标隔开。

优选地，所述附着机构由可转动附着组件和固定附着组件组成，所述可转动附着组件和固定附着组件安装于保护框的对侧。

优选地，所述可转动附着组件由电磁铁、连接板、胶面附着板、连接轴、胶面Ⅰ、胶面保护盖Ⅰ和爆炸螺栓Ⅰ组成；电磁铁安装于连接板上，由飞行控制模块中的电源供电，由飞行控制模块中的飞行控制计算机控制吸合或断开；连接板一端安装于保护框上，另一端设有两组轴孔，通过连接轴实现连接板与胶面附着板的转动连接；胶面附着板一端嵌有铁片，当电磁铁通电时，可吸住该铁片，实现连接板和胶面附着板固定于相互平行的状态；胶面附着板的另一端两对侧设有轴孔，用于安装连接轴；其中，连接轴与连接板和胶面附着板上的轴孔均通过设定的过盈配合量实现带阻尼转动；

所述胶面Ⅰ一面粘接于胶面附着板上，另一面为颗粒胶面，胶面保护盖Ⅰ通过四个爆炸螺栓Ⅰ安装在胶面附着板的边缘处，并包覆胶面Ⅰ；其中，爆炸螺栓Ⅰ由飞行控制模块中的电源供电驱动。

优选地，所述胶面Ⅰ的颗粒胶面上排布有圆台形颗粒，用于与目标粘接。

优选地，所述固定附着组件由L型胶面附着板、胶面Ⅱ、胶面保护盖Ⅱ和爆炸螺栓Ⅱ组成；L型胶面附着板的竖直板安装于保护框上，水平板用于安装胶面Ⅱ和胶面保护盖Ⅱ；胶面Ⅱ一面粘接于L型胶面附着板的水平段，另一面为颗粒胶面；胶面保护盖Ⅱ通过四个爆炸螺栓Ⅱ连接于L型胶面附着板上，并包覆胶面Ⅱ；其中，爆炸螺栓Ⅱ由飞行控制模块中的电源供电驱动。

优选地，所述信号发射器还可以采用激光照射器或红外辐射源或毫米波以外的其他任意波段的雷达。

优选地，所述目标探测器采用白光摄像机或夜视摄像机或红外摄像机。

优选地，所述信号接收器采用毫米波雷达信号接收器或激光信号接收器或红外信号接收器或毫米波以外的其他任意波段的雷达信号接收器。

有益效果：

1、不同于传统寻的制导中需要信号发射器照射目标、导引头敏感目标反射信号形成导引指令的工作原理，本发明利用智能目标指示器直接发射导引信号，避免了目标发现照射信息后进行反照射和反跟踪，减小了目标丢失的概率。

2、本发明的寻的制导系统的优势具体如下：

(1)、对目标具备精细搜索能力：搭载信号发射器和目标探测器的飞行平台为超小型旋翼飞行器，该飞行平台具有体积小、隐蔽突防能力强、可长时间滞空的特点，可隐蔽地对目标进行长时间、大范围的精细搜索，对隐蔽目标的探测能力更强；

(2)、对目标特定部位具备精准附着指示能力：信号发射器可通过目标探测器的图像识别和飞行平台的机动，精确附着于目标特定部位并发射导引信号；

(3)、对高速弹箭类进攻飞行器具备更精确的导引能力：相较于传统寻的制导系统，通过目标面反射信号的方式，利用超小型旋翼飞行器搭载的信号发射器发射的点源信号，可引导进攻飞行器更精准地攻击目标；

(4)、系统灵活性强：信号发射器搭载于智能目标指示器，与信号接收器分开搭载，飞行器设计难度低；同时智能目标指示器可搭载不同类型的信号发射器，可应用于多种类型的寻的制导信号接收器。

附图说明

图1为本发明制导系统的工作原理示意图。

图2为本发明制导系统的工作流程图。

图3为本发明制导系统中信号接收器的安装示意图。

图4为本发明制导系统中智能目标指示器的结构示意图。

图5为本发明制导系统中智能目标指示器的爆炸图。

图6为本发明制导系统中可转动附着组件的爆炸图。

图7为本发明制导系统中附着机构的胶板表面示意图。

图8为本发明制导系统中固定附着组件的爆炸图。

图9为本发明制导系统不同工作状态下智能目标指示器的形态示意图。

图10为本发明制导系统中智能目标指示器的状态示意图；(a)为智能目标指示器附着目标前的结构图，(b)为智能目标指示器附着目标后的结构图。

其中，1-信号接收器，2-信号发射器，3-飞行平台，4-目标探测器，5-附着机构，6-信号发射器安装座，7-动力组，8-飞行控制模块，9-保护框，10-机架，11-可转动附着组件，12-固定附着组件，13-电磁铁，14-连接板，15-胶面附着板，16-连接轴，17-胶面Ⅰ，18-胶面保护盖Ⅰ，19-爆炸螺栓Ⅰ，20-L型胶面附着板，21-胶面Ⅱ，22-胶面保护盖Ⅱ，23-爆炸螺栓Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种分布式寻的制导系统，具有目标搜索能力强、定位精度大幅度提高、系统简单的特点。

如图1所示，该制导系统包括：信号接收器1和智能目标指示器，智能目标指示器可附着在目标上，如图3所示，信号接收器1位于进攻飞行器头部，可敏感(敏锐感知)智能目标指示器发射的信号(毫米波信号或激光信号等)，形成进攻飞行器相对于目标设定部位的视线角和视线角速率信息，进而形成进攻飞行器的制导指令，导引进攻飞行器飞向目标。

本实施例中，如图4所示，智能目标指示器具备巡航飞行、目标探测、目标附着和导引信号发射功能，其由信号发射器2、飞行平台3、目标探测器4和附着机构5组成；信号发射器2采用毫米波雷达，其工作时，可以发射毫米波信号；目标探测器4用于探测和确定目标位置，飞行平台3为超小型旋翼飞行器，用于搭载信号发射器2、目标探测器4和附着机构5，充分利用其体积小、隐蔽突防能力强、可长时间滞空的特点，对目标区域进行精确的搜索；飞行平台3可根据遥控指令或自主巡航飞行，搭载目标探测器4搜索目标；当确定目标方位后，飞行平台3飞向目标，将信号发射器2运载至目标指定位置；附着机构5连接于飞行平台3上，用于将飞行平台3及其搭载的信号发射器2和目标探测器4牢固附着于目标指定部位，在信号发射器2发射信号过程中保证信号发射器2始终附着在目标上；

如图5所示，飞行平台3由信号发射器安装座6、动力组7、飞行控制模块8、保护框9和机架10组成，信号发射器安装座6用于将信号发射器2与飞行平台3固连，信号发射器安装座6为板状平台，其通过若干根螺柱固定于机架10上；动力组7由四组电机和螺旋桨组成，每组电机和螺旋桨安装于机架10的一个机臂上，用于产生飞行平台3飞行的动力和姿态调整的控制力；其中，机架10为交叉设有四个机臂的矩形板，该矩形板的中心安装有飞行控制模块8、信号发射器安装座6和目标探测器4；保护框9安装于机架10四个机臂的端部，构成一个四边形框架，用于保护四组动力组7中的螺旋桨不与目标碰撞；

飞行控制模块8由飞行控制计算机、IMU(惯性测量单元)和电源组成；IMU用于敏感飞行平台3的飞行姿态角、角速率和加速度等飞行参数，以及解算飞行平台3的飞行速度和位置；飞行控制计算机用于控制动力组7中各电机的输出功率，进而控制飞行平台3的飞行姿态和飞行轨迹；电源用于为飞行平台3上的飞行控制计算机、IMU、动力组7中的电机以及附着机构5中的爆炸螺栓和电磁铁供电。

本实施例中，附着机构5由可转动附着组件11和固定附着组件12组成，如图5所示，可转动附着组件11和固定附着组件12安装于保护框9的对侧；

如图6所示，可转动附着组件11由电磁铁13、连接板14、胶面附着板15、连接轴16、胶面Ⅰ17、胶面保护盖Ⅰ18和爆炸螺栓Ⅰ19组成；电磁铁13安装于连接板14上，由飞行控制模块8中的电源供电，由飞行控制模块8中的飞行控制计算机控制吸合或断开；连接板14一端通过螺钉安装于保护框9上，实现与飞行平台3的固连，另一端设有两组轴孔，通过连接轴16实现连接板14与胶面附着板15的转动连接(优选铰接)；胶面附着板15一端嵌有铁片，当电磁铁13通电时，可吸住该铁片，实现连接板14和胶面附着板15固定于相互平行的状态；胶面附着板15的另一端两对侧设有轴孔，用于安装连接轴16；其中，连接轴16与连接板14和胶面附着板15上的轴孔均通过设定的过盈配合量实现带阻尼转动；

胶面Ⅰ17的一面为平面胶面，粘接于胶面附着板15上，另一面为颗粒胶面，如图7所示，其上排布有圆台形颗粒，用于与目标的粗糙面粘接，以增大接触面积；胶面保护盖Ⅰ18通过四个爆炸螺栓Ⅰ19安装在胶面附着板15的边缘处，并将胶面Ⅰ17包覆住；其中，爆炸螺栓Ⅰ19由飞行控制模块8中的电源供电驱动。

本实施例中，如图8所示，固定附着组件12由L型胶面附着板20、胶面Ⅱ21、胶面保护盖Ⅱ22和爆炸螺栓Ⅱ23组成；L型胶面附着板20的竖直板通过螺钉安装于保护框9上，实现与飞行平台3的固连，水平板用于安装胶面Ⅱ21和胶面保护盖Ⅱ22；胶面Ⅱ21与胶面Ⅰ17一样，一面为平面胶面，粘接于L型胶面附着板20的水平段，另一面为颗粒胶面，其上排布有圆台形颗粒，用于与粗糙面粘接；胶面保护盖Ⅱ22与胶面保护盖Ⅰ18相同，通过四个爆炸螺栓Ⅱ23连接于L型胶面附着板20上，并将胶面Ⅱ21包覆住；其中，爆炸螺栓Ⅱ23由飞行控制模块8中的电源供电驱动。

本实施例中，信号发射器2也可以采用激光照射器或红外辐射源或毫米波以外的其他任意波段的雷达。

本实施例中，信号接收器1采用毫米波雷达信号接收器，搭载信号接收器1的进攻飞行器为弹箭类飞行器。

本实施例中，信号接收器1也可采用激光信号接收器或红外信号接收器或毫米波以外的其他任意波段的雷达信号接收器；进攻飞行器除采用的弹箭类飞行器外，也可采用旋翼或固定翼飞行器。

本实施例中，目标探测器4采用白光摄像机，可对目标设定部位的区域环境进行拍摄，并将拍摄图像与目标预期图像比对，对目标进行定位。

本实施例中，目标探测器4还可采用夜视摄像机或红外摄像机。

该制导系统的工作原理为：

如图2、9和10所示，首先，释放智能目标指示器，智能目标指示器向目标区域飞行；到达目标区域后，智能目标指示器进行巡航飞行，目标探测器4工作，拍摄目标周围环境图像，与目标预期图像比对，寻找目标；当目标探测器4拍摄的环境图像与目标预期图像比对正确后，确定目标位置，智能目标指示器向目标飞去；飞到目标附近后，目标探测器4继续拍摄目标的图像，找到需要攻击的目标指定部位，并飞行到目标指定部位附近；

在以上阶段，电磁铁13通电，将胶面附着板15上的铁片吸合，可转动附着组件11的连接板14和胶面附着板15处于平行状态；

当智能目标指示器飞到目标指定攻击部位后，飞行平台3将姿态调整到将可转动附着组件11对准目标指定部位；四个爆炸螺栓Ⅰ19和四个爆炸螺栓Ⅱ23作用，胶面保护盖Ⅰ18与胶面附着板15之间的连接以及胶面保护盖Ⅱ22与L型胶面附着板20之间的连接解除，胶面保护盖Ⅰ18和胶面保护盖Ⅱ22脱离智能目标探测器，胶面Ⅰ17和胶面Ⅱ21暴露；飞行平台3调整飞行轨迹，向目标指定部位靠近，将胶面Ⅰ17与目标指定部位接触并粘接；胶面Ⅰ17与目标指定部位粘接后，飞行平台3调整飞行姿态，使飞行平台3的机架10所在平面与目标指定部位面平行，使胶面Ⅱ21与目标指定部位接触并粘接，实现智能目标指示器对目标指定部位的附着和指示；

当智能目标指示器附着到目标指定部位后，信号发射器2开始工作，发射毫米波信号；

发射搭载信号接收器1的进攻飞行器，进攻飞行器飞行到目标区域方向飞行，当信号接收器1敏感到信号发射器2发射的信号后，形成进攻飞行器相对于目标视线角和视线角速率信息，进而形成进攻飞行器的制导信息，导引进攻飞行器飞向目标。

除本实施例中，智能目标指示器可附着在目标指定部位外，其还可以通过动力组7实现悬停在目标指定部位。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式寻的制导系统，其特征在于，包括：信号接收器(1)和目标指示器，所述目标指示器可附着在目标上，所述信号接收器(1)位于进攻飞行器头部，可敏感目标指示器发射的信号，形成进攻飞行器的制导指令，导引进攻飞行器飞向目标。

2.如权利要求1所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述目标指示器由信号发射器(2)、飞行平台(3)、目标探测器(4)和附着机构(5)组成；所述飞行平台(3)搭载信号发射器(2)、目标探测器(4)和附着机构(5)；信号发射器(2)采用毫米波雷达，其工作时，发射毫米波信号；所述目标探测器(4)用于探测和确定目标位置，附着机构(5)用于将飞行平台(3)附着于目标指定部位。

3.如权利要求2所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述飞行平台(3)由信号发射器安装座(6)、动力组(7)、飞行控制模块(8)、保护框(9)和机架(10)组成，信号发射器安装座(6)将信号发射器(2)与飞行平台(3)固连，信号发射器安装座(6)为板状平台，其固定于机架(10)上；动力组(7)由四组电机和螺旋桨组成，每组电机和螺旋桨安装于机架(10)的一个机臂上，用于产生飞行平台(3)飞行的动力和姿态调整的控制力；其中，机架(10)为交叉设有四个机臂的矩形板，该矩形板的中心安装有飞行控制模块(8)、信号发射器安装座(6)和目标探测器(4)；保护框(9)安装于机架(10)四个机臂的端部，构成一个四边形框架，用于将四组动力组(7)中的螺旋桨与目标隔开。

4.如权利要求3所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述附着机构(5)由可转动附着组件(11)和固定附着组件(12)组成，所述可转动附着组件(11)和固定附着组件(12)安装于保护框(9)的对侧。

5.如权利要求4所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述可转动附着组件(11)由电磁铁(13)、连接板(14)、胶面附着板(15)、连接轴(16)、胶面Ⅰ(17)、胶面保护盖Ⅰ(18)和爆炸螺栓Ⅰ(19)组成；电磁铁(13)安装于连接板(14)上，由飞行控制模块(8)中的电源供电，由飞行控制模块(8)中的飞行控制计算机控制吸合或断开；连接板(14)一端安装于保护框(9)上，另一端设有两组轴孔，通过连接轴(16)实现连接板(14)与胶面附着板(15)的转动连接；胶面附着板(15)一端嵌有铁片，当电磁铁(13)通电时，可吸住该铁片，实现连接板(14)和胶面附着板(15)固定于相互平行的状态；胶面附着板(15)的另一端两对侧设有轴孔，用于安装连接轴(16)；其中，连接轴(16)与连接板(14)和胶面附着板(15)上的轴孔均通过设定的过盈配合量实现带阻尼转动；

所述胶面Ⅰ(17)一面粘接于胶面附着板(15)上，另一面为颗粒胶面，胶面保护盖Ⅰ(18)通过四个爆炸螺栓Ⅰ(19)安装在胶面附着板(15)的边缘处，并包覆胶面Ⅰ(17)；其中，爆炸螺栓Ⅰ(19)由飞行控制模块(8)中的电源供电驱动。

6.如权利要求5所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述胶面Ⅰ(17)的颗粒胶面上排布有圆台形颗粒，用于与目标粘接。

7.如权利要求4所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述固定附着组件(12)由L型胶面附着板(20)、胶面Ⅱ(21)、胶面保护盖Ⅱ(22)和爆炸螺栓Ⅱ(23)组成；L型胶面附着板(20)的竖直板安装于保护框(9)上，水平板用于安装胶面Ⅱ(21)和胶面保护盖Ⅱ(22)；胶面Ⅱ(21)一面粘接于L型胶面附着板(20)的水平段，另一面为颗粒胶面；胶面保护盖Ⅱ(22)通过四个爆炸螺栓Ⅱ(23)连接于L型胶面附着板(20)上，并包覆胶面Ⅱ(21)；其中，爆炸螺栓Ⅱ(23)由飞行控制模块(8)中的电源供电驱动。

8.如权利要求2所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述信号发射器(2)还可以采用激光照射器或红外辐射源或毫米波以外的其他任意波段的雷达。

9.如权利要求2所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述目标探测器(4)采用白光摄像机或夜视摄像机或红外摄像机。

10.如权利要求1所述的分布式寻的制导系统，其特征在于，所述信号接收器(1)采用毫米波雷达信号接收器或激光信号接收器或红外信号接收器或毫米波以外的其他任意波段的雷达信号接收器。

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