CN115038929A - 使用跟随前方策略的群体导航 - Google Patents

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CN115038929A CN202080093731.9A CN202080093731A CN115038929A CN 115038929 A CN115038929 A CN 115038929A CN 202080093731 A CN202080093731 A CN 202080093731A CN 115038929 A CN115038929 A CN 115038929A
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Abstract

使用跟随前方策略的群体导航系统和方法。使用机载传感器和群体成员之间的通信链路，可以更快、更准确地交战众多目标。在某些情况下，使用指示符，使用基于图像的导航来协助群体的前方导航到目标，直到使用终端制导。级联消息被投射回跟随炮弹，从而群体的每个成员都可以确定最佳目标/炮弹匹配，并提供有关目标位置和每个炮弹位置、目标范围、目标选择等的实时、最新信息。

Description

使用跟随前方策略的群体导航
技术领域
本发明涉及弹药的定向导航，并且更具体地涉及使用跟随前方策略来跟踪和导航群体的成员。
背景技术
目前部署在目标上的炮弹或弹药对成像器的重量和空间分配有限，这将它们定位和识别目标的能力降低到只有1到2公里。鉴于这些炮弹是向3到20公里外的目标发射的，目前的导引头不足以导航到目标。当使用指示符作为飞行中导航的手段时，当前系统通常为单个炮弹的整个飞行指定一个目标。这种方法非常耗时，并且可能导致每分钟依次发射炮弹。如果瞄准平台需要发射10个炮弹用于交战，则发射第10个炮弹可能需要10分钟。例如，在群体船只的情况下，最好在少于一分钟内以快速发射序列或以大约3秒的间隔发射5到20个炮弹。
最近的技术发展利用具有视点能力的成像器来确定前方弹药的目标选择。瞄准方法将图像帧中的目标与前方弹药的光学信标生成的视点相匹配。然后，滞后弹药将基于相对于前方弹药在场景中的轨迹的目标分散来确定前方弹药的目标选择。为传统系统确定目标选择的一个基本限制是，滞后成像器的目标检测需要事先存在信标才能使该方法有效；从而大大降低了接近目标的距离(～1到2公里)。
因此，本发明的一个目的是克服与传统多对象跟踪和导航相关的上述弱点和缺点。
发明内容
本发明的一个形态是一种用于使用跟随前方策略的群体导航的系统，包括：多个炮弹，其中该多个炮弹包括：每个炮弹的半主动激光(SAL)导引头，其配置为：提供目标区域内指示符点位置的角姿态(angular bearing)，为任何前方炮弹提供角姿态，并通过接收器提供光通信链路；成像器，其配置为：定位和识别目标区域中的多个目标；或在与指示符点位置相关时提供基于图像的导航；和每个炮弹的机载处理器，其配置为：解码来自通信链路的光学消息，将指示符激光点与成像器捕捉的图像相关联，生成目标数据组，从目标数据组中任何当前未选择的目标中选择目标，使用任何前方炮弹作为飞行星座(airborneconstellation)，绘制导航到选定目标的轨迹,，并通过光通信链路广播目标数据组、来自前方炮弹的一个或多个数据组、以及“自身数据”组，从而维持级联效应(cascade effect)。
该方法与现有技术相比的核心优势在于，它不需要滞后的成像器通过前方弹药的相应信标来定位目标从而选择目标、绘制并执行其导航方案。本文中的应用方法将前方弹药的目标选择(在被指示符制导至目标组之后)与其轨迹以及包括与一个或多个目标相关的数据的目标组数据描述相关联，然后将其通信到一个或多个滞后弹药。那时，滞后弹药将不会检测到目标组(例如，它们距检测范围滞后>0.5km)。通过使用所通信的目标数据、到目标的距离、以及一个或多个前方弹药的位置，该一个或多个滞后弹药可以使用一个或多个前方弹药作为导航参考来生成导航方案并根据到任何新选择的目标的“要走的距离”和参考信标的横向距离改变它们分别向左或向右的航向。横向距离与已知目标位置的精度有关。
使用跟随前方策略的群体导航系统的一个实施例是，其中，成像器可以是可见的、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)、或长波红外的(LWIR)。在某些情况下，通信链路可以是可见的、NIR、SWIR、MWIR或LWIR。
使用跟随前方策略的群体导航系统的另一个实施例是，其中SAL导引头和通信链路属于不同的频带，而SAL是一个频带，而通信链路是另一个需要用于通信链路的第二接收器的频带。
用于使用跟随前方策略的群体导航的系统的又一实施例还包括高度计以提供高度以协助炮弹的导航。
本发明的另一形态是一种使用跟随前方进近的群体导航方法，包括：通过激光指示符制导从发射平台发射的多个炮弹中的前方炮弹朝向目标区域；其中每个炮弹包括：半主动激光(SAL)导引头，其中，该导引头配置为提供目标区域内的指示符点位置的角姿态；为任何前方炮弹提供角姿态；并通过接收器功能提供光通信链路；成像器，其中，该成像器配置为提供用于定位和识别目标区域中的多个目标的自动目标识别(ATR)功能；或在与指示符点位置相关时提供基于图像的导航；和机载处理器，其中机载处理器配置为解码来自通信链路的光学消息；将指示符激光点与由成像器捕捉的图像相关联；生成目标数据组；从目标数据组中任何当前未选择的目标中选择目标；使用任何前方炮弹作为飞行星座，绘制导航到选定目标的轨迹；并通过光通信链路广播目标数据组、一个或多个来自前方炮弹的数据组、和“自身数据”组，从而维持级联效应；使用成像器确定用于提供横向(roll)稳定性和上下查找的地平线；当目标组在成像器的FOV内时，通过前方炮弹的成像器来检测目标组；表征目标组，目标组数据包括多个目标的分散几何、目标计数、和目标ID；确定多个炮弹相对于发射矢量的速度和航向；为来自发射平台的多个目标中的每一个估计到目标范围；基于其要走的距离、其对未选择目标的列表的控制权限，从目标组中的未选择目标中选择目标；使用来自成像器的场景数据来生成炮弹的导航方案；并通过光链路向任何后续炮弹广播更新的目标数据组。
使用跟随前方策略的群体导航方法的一个实施例是，其中，目标的指定是实际目标或地形参考。
使用跟随前方策略的群体导航方法的另一个实施例是，其中，通信链路是脉冲重复间隔(PRI)调制码或标准二进制码。
在某些情况下，导引头和光通信链路接收器是同一设备或分离成单独的组件。
在又一个实施例中，由发射平台接收信息的级联，从而建立目标攻击的质量度量。
本发明的又一形态是配置为使用跟随前方策略来操作的多个炮弹，该炮弹包括：前视导引头，其配置为在炮弹是领先炮弹时处理目标的指示符反射；前向成像器，其配置为在炮弹是领先炮弹时处理接近目标的目标区域的图像场景；处理部分，其用于确定目标和目标区域中的一个或多个附加目标的属性；和后向激光器，其用于将属性通信给后续炮弹，从而提供作为星座的操作。
在多个炮弹的一个实施例中，成像器可以是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR)。在多个炮弹的一个实施例中，用于通信的通信链路可以是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR)。在某些情况下，SAL导引头和通信链路具有不同的波长范围，而SAL具有一个波长范围并且通信链路具有另一个需要用于通信链路的第二接收器的波长范围。在某些实施例中，导引头和通信链路接收器是同一设备或分离成单独的组件。
多个炮弹的另一实施例是，其中，目标的指定是实际目标或地形参考。在某些情况下，通信链路是脉冲重复间隔(PRI)调制码或标准二进制码。
多个炮弹的又一个实施例是，其中，由发射平台接收信息的级联以建立目标攻击的质量度量。在一些情况下，多个炮弹还包括高度计以提供高度以协助炮弹的导航。
本发明的这些形态并不意味着排它性，并且当结合以下描述、所附权利要求书阅读时，本发明的其它特征、形态和优点对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
本发明的前述和其它目的、特征和优点将从以下对本发明的特定实施例的描述中变得明显，如附图中所示，其中相同的附图标记在不同视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是强调说明本发明的原理。
图1是根据本发明原理的使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。
图2是根据本发明原理的使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。
图3是根据本发明原理的使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。
图4是根据本发明原理的在对象跟踪中使用的通信链路的一个实施例的示意图。
图5是根据本发明原理的使用跟随前方策略的群体导航的另一个实施例的示意图。
图6是根据本发明原理的使用跟随前方策略的群体导航方法的一个实施例的流程图。
图7A和图7B是根据本发明原理的一些处理步骤的功能框图，示出了从最前方炮弹图7A到下一个炮弹图7B的级联中的数据收集和计算的导航数据。
具体实施方式
本发明的一个形态是一种系统，包括以受控序列发射的多个炮弹(炮弹、导弹、制导火箭、自由落体弹药、滑翔炸弹、火炮等)，该多个炮弹协同作用或作为飞行星座。在本文中，星座是作为系统一起工作的一组炮弹。与单个炮弹不同，星座可以提供比单个炮弹总和更大的覆盖。这些炮弹使用最前方炮弹相对于目标阵列的位置来导航到多个目标。最前方炮弹由激光指示符来制导，从而与目标阵列内的特定目标交战。随着最前方炮弹接近目标阵列(一个编队中的多个目标)，最前方炮弹使用成像器(LWIR、NIR、可见的、SWIR或MWIR)来根据目标数量、每个目标之间的相对位置、多个目标的分类/ID、估计的目标和到发射平台的最前方炮弹距离来表征阵列。在某些实施例中，最前方炮弹将此信息通信回给多个滞后弹药。
本发明的系统的特定实施例包括通信链路(例如1到5Hz的速率)，其由编码的激光/光传输组成，从而提供从前方炮弹收集的所有数据，从而允许序列中的下个炮弹根据其到目标距离和控制权限来确定应该选择哪个目标，从而确保命中的高概率。由于信息被级联到每个连续的炮弹，发射炮弹添加其目标选择以及相对于目标编队的当前位置和高度(或其“自身数据”)，从而允许后续炮弹仅与未选择的目标交战。
光通信的特点是每个炮弹具有导引头，它可以在其前视场(FOV)中定位1到N炮弹。在一个示例中，导引头是半主动激光(SAL)导引头。通过根据目标选择和编码的通信消息从前方炮弹的轨迹和轨迹内的位置获取信息，每个炮弹导航到目标的能力是可能的，例如使用特设的炮弹星座接近。在一个示例中，每个前方炮弹都向后续炮弹提供信息。在另一示例中，前方炮弹向一个或多个后续炮弹提供信息。后续炮弹可以利用这些信息来确认和调整到最初选择的目标或更改为未选择的目标。
根据一个示例，一旦前方炮弹的成像器获取目标阵列，就不再需要使用指示符，并且多个炮弹形成从发射平台延伸到目标区域的导航网络。在一个实施例中，这些炮弹与陆基威胁交战。在本实施例中，指示符指向目标阵列中心的地面位置。与导引头一起工作的炮弹上的成像器检测激光返回并将其与由成像器捕捉的场景中的一个或多个像素相关联。这种关联允许前方炮弹使用地形导航而导航到由激光指定的地面位置。为了检测多个目标，鉴于其有限的光学器件，该炮弹需要相当接近目标组。如上所述，一旦检测到目标阵列，前方炮弹就会表征交战，并为跟随炮弹提供目标选择和导航到各个目标所需的信息。这允许指示符用另一组炮弹瞄准另一个位置。
参考图1，示出了根据本发明的原理使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。更具体地，如本文所使用的，作为群体的一部分的移动物体可以是炮弹、制导弹药或无人机系统(UAS)。如本文所用，炮弹可以是炮弹、射弹、轨迹导弹、子弹、弹药、制导炮弹等。在某些实施例中，制导工具(例如炮弹上的中体制导工具)使用半主动激光导引头、通信链路等来查看先前炮弹的位置。对于每个成员(例如炮弹)，位置是已知的，包括到目标的距离和位置，作为本文所述的跟随前方策略的一部分。在一个示例中，可以在每个炮弹之间稍有延迟地连续启动炮弹，使得第一炮弹是前方炮弹。如果炮弹比目标多，则后续炮弹可以跟随先前炮弹。在一个示例中，该炮弹使用前视导引头来识别目标，例如通过从目标反射的激光指示符。在另一示例中，炮弹可以使用前向成像器来捕捉包含一个或多个目标的目标区域的场景。这些炮弹可以使用例如来自二极管的后向通信链路来为后续炮弹提供信息。
在本示例中，第一炮弹或前方炮弹2以指定一个或多个目标开始截击。第二炮弹4可以使用来自第一炮弹2的指示符信息和其它信息10。这里，第二炮弹4将采用轨迹16以便可以完成高效任务。第三炮弹6使用来自第二炮弹4和第一炮弹2的指示符信息和其它信息12、10来根据仍然可用的一个或多个目标来确定其轨迹18。这持续到第四炮弹8，使用来自先前炮弹2、4、6的信息14、12、10来确定高效完成任务的轨迹20。最终炮弹跟随其它炮弹到达目标区域。此示例中的指示符可以在发射结束时停止并转换到另一个目标。在某些情况下，这允许快速发射几个炮弹，并且使用通信链路和位置信息可以更有效地与多个目标交战，从而可以节省时间，让每个炮弹都选择最佳目标。在一个示例中，最佳目标可能是稍后发射的炮弹转向并朝向有更多时间才能到达的进一步目标，需要较少的控制权限才能到达目标，而较早发射的目标可以选择更近的目标，因为相比之下，它已经耗尽了分散/控制权限。
参考图2，示出了根据本发明的原理使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。更具体地，例如，本发明的系统30的一个实施例具有使用单个指定目标发射一组炮弹(例如19个炮弹)同时与所有接近的快速攻击船48交战的能力。在该实施例中，使用指示符将领先炮弹32制导到目标区域，例如在来袭船42的中心质量处。通信链路(例如来自先前炮弹32的电光(EO)/红外(IR)通信)允许跟随炮弹34的导引头从先前炮弹32获得当前飞行路径的信息38。同样，来自先前炮弹32、34的通信链路和跟随炮弹36上的导引头从先前炮弹32、36获得当前飞行路径的信息38、40。通过了解它们各自到目标的距离以及它们相对于目标的位置和目标位置(通过与后方炮弹的级联通信)，群体(32、34、36共同)可以使用信号Az/El信息作为飞行星座来将多个炮弹(32、34、36)制导到目标(44、46、48)。
典型系统每个炮弹发射需要45到60秒，总共需要1140秒(19个炮弹)。相比之下，本发明提供在<100秒内单次清空罐(19个炮弹)。在一个实施例中，瞄准第一炮弹大约需要40秒，之后剩余的19个单元中的每一个都以3秒的间隔发射。后续炮弹之间的延迟时间可以根据交战计划和目标增加或减少。
参照图3，示出了根据本发明的原理使用跟随前方策略的群体导航的一个实施例的示意图。更具体地，从平台50发射领先炮弹54并且领先炮弹54充当侦察者并向群体的剩余成员56、60、64报告几条信息。在一个实施例中，由前方炮弹报告的信息包括到目标组的距离、跨距离扩展68或与距离游走相关的目标检测(模糊)的扩展程度和具有平移速度的目标的跨距离分辨率、目标的数量、目标组内的目标间距等。然后，该信息用于将群体的成员52、56、60、64的轨迹54、58、62、66映射到目标组中的每个目标。这包括例如前方炮弹正在交战的目标、领先炮弹相对于组的位置、当前高度等信息。群体的第二成员56报告的信息包括前方信息的回声、第二炮弹相对于群体的距离位置、第二炮弹正在交战的目标等。后续炮弹60、64回显来自前方炮弹的信息，报告相对于组的相应距离位置、它们正在交战的目标等。通过了解地平线、高度、前方成员的距离和到达目标区域的“所需时间”，每个滞后炮弹都可以选择下一个目标并绘制允许交战的轨迹54、58、62、66。在一个示例中，炮弹可能已经具有不允许它到达某个目标的轨迹，并且通过将信息传递给连续的炮弹，炮弹中的一个可以调整飞行参数并改变轨迹，从而它可以到达选定的目标。
参考图4，示出了根据本发明的原理使用通信链路进行对象跟踪的群体导航的一个实施例的示意图。更具体地，该系统的一个实施例提供了使用SAL导引头作为指示符传感器和通信链路接收器以级联方式从前方炮弹到后续炮弹的炮弹对炮弹通信的能力。这样，几个炮弹可以表现为星座。
在一个实施例中，炮弹70具有发射20到30度光束72的高功率激光二极管(例如1.5微米)，并且在后面大约300到600米处的后续炮弹74可以获得其位置的方位角和来自前方72的级联消息。在导航中，方位角是对象(炮弹的航向或轨迹)与另一个对象(另一炮弹)方向之间的水平角，或者它与真北方向之间的水平角。该消息将包含流动信息：到目标组的距离、跨距离目标传播、组内的目标数量、组内的目标间距等。所有这些都用于映射轨迹、炮弹与哪个目标交战、相对于组的位置、当前高度等。
当前的方案倾向于使用射频，这需要额外的射频接收器组件。相比之下，本发明的导引头可以提供指定符功能和通信接收器功能，并具有确定发射炮弹(位于接收炮弹前面)的到达方向的额外好处，因此允许使用跟随前方策略的炮弹在飞行中导航。在一个实施例中，导引头具有20°到30°FOV覆盖范围、大约100瓦的高功率脉冲二极管、500纳秒脉冲、5到10KHz以及大约200位的消息。导引头可以提供目标组的范围、跨距离扩展、目标的数量、组内目标的间距，从而用于为群体成员绘制轨迹。这允许每一个人以大约2到5Hz的更新率发送消息，其中包含成员正在与哪个目标交战、其相对于组的位置以及当前高度。因此，SAL导引头可以提供前方炮弹的指示符位置、通信链路/消息和方位信息。
参考图5，示出了根据本发明的原理使用跟随前方策略的群体导航的另一个实施例的示意图。更具体地，使用跟随前方策略的群体导航系统的一个实施例具有对远距离的多个目标进行齐射的能力。在一个实施例中，飞行器上的激光指示符发射激光指示符信号82用于标记地面上的参考点84。在其它示例中，激光指示符可以来自其它参考，例如来自地面位置或另一飞行器。在一个示例中，地面上的参考点84是目标区域的中间或中心。来自参考点84的指示符反射85被炮弹88上的前视导引头检测到，该前视导引头能够例如通过使用光电检测器检测激光反射。此外，使用前视传感器，例如LWIR传感器，在前方炮弹88上拍摄目标区域86的图像，并且可以将指示符参考84传送到图像传感器，并且可以关闭指示符以防止检测或瞄准其它站点。炮弹88使用基于图像的导航进行飞行，直到LWIR传感器识别出终端制导目标。
具有小孔径的LWIR传感器通常只能检测到大约1.5公里，因此需要更长的指定时间。采用领先炮弹将信息传达给群体的其余炮弹的跟随前方策略，只需要3到4秒，而不是传统系统的20到30秒。这个额外的时间允许平台80更快地摆脱伤害或识别其它目标。这也允许使用跟随前方策略进行多个炮弹齐射，通过涂抹地面上的轨迹参考点，使用LWIR图像进行基于图像的导航，直到传感器使用涂抹参考检测到目标，直到使用终端制导。平台中断然后发生攻击的这种能力可以节省资源，并且使用跟随前方，可以在一次通过中耗费多个炮弹来节省时间。
参考图6，示出了根据本发明的原理使用跟随前方策略的群体导航方法的一个实施例的流程图。更具体地说，图表显示了如何收集、处理数据并将其级联到跟随炮弹。炮弹上的处理器90执行多种功能。机载处理器将通过SAL导引头96从由提供目标反射98的指示符照亮的目标接收到的激光点关联起来。在一个示例中，处理器根据成像器94收集的图像92确定地平线和上下。如果领先炮弹在成像器的范围内，成像器94还可以捕捉场景的图像。如果炮弹是领先者，则该炮弹使用指示符反射98导航，直到检测到目标阵列。如果炮弹是领先者，它会解码Az/El位置。如果炮弹是跟随者，则机载处理器基于相对于目标阵列的领先者位置和基于通过SAL导引头96从来自领先者的通信链路100接收的光学数据102的地平线来生成导航轨迹。在一个示例中，处理器90执行自动目标识别(ATR)等，从而定位和识别多个目标并确定任务的交战数据，包括目标的数量、跨距离分散、目标ID等。在移除先前选择的目标(如果炮弹是跟随者)或确认先前选择的目标之后，机载处理器90基于炮弹的控制权限及其到目标的距离或到目标的时间来选择目标。此外，机载处理器90形成数据包106并通过通信链路104广播它，从而通过从其视角(或自身)提供数据而不是由星座的其它成员提供的数据来维持级联。在一些情况下，机载处理器从包括高度计108和/或IMU110在内的其它组件接收数据。在一个示例中，通信链路104是后向的高功率激光二极管(例如1.5um)，其向后续炮弹辐射20到30度的光束。
参考图7A和图7B，显示了根据本发明的原理的从最前方炮弹图7A到跟随炮弹图7B的级联中的数据收集和计算的导航数据的一些处理步骤的功能框图。更具体地说，框图包括每个炮弹的传感器套件以及收集数据和处理数据以制定用于在群体成员之间进行通信的通信数据包所需的元素/子系统。
如图7A所示，前方炮弹120具有处理器122，其将来自SAL导引头124的指示符反射与成像器126捕捉的场景相关联，其中成像器126具有FOV 132并识别FOV中的多个目标134a…134n。成像器126一旦在范围内，就收集目标场景的图像并使用地平线来确定上下参考。在一些情况下，该炮弹具有附加组件128，包括一个或多个导航传感器、IMU、高度计等。在一些情况下，指示符136用于照亮138目标区域并且SAL导引头124接收反馈140。处理器122执行许多功能，包括确定从炮弹到目标组的距离、从发射和估计到目标群的时间、目标阵列的跨距离分布、目标的数量、组内目标的间距、跟随者的炮弹轨迹、它正在与哪个目标交战、炮弹相对于组的位置、它的当前高度等。该信息通过通信链路130(例如光信号)从激光器传送到跟随炮弹(参见图7B)。
如图7B所示，跟随炮弹150通过SAL导引头152从至少一个前方炮弹(参见图7A)接收数据。导引头152解码通信消息并确定其FOV中的各炮弹的Az/E1。跟随炮弹150还具有成像器154和附加组件156，与前方炮弹非常相似。机载处理器158将其数据添加到接收的数据从而通过经由通信链路160将数据162传输到其它跟随炮弹来完成级联，并根据需要执行所有其它制导功能。
如本文所述的计算机可读介质可以是数据存储设备或单元，例如磁盘、磁光盘、光盘或闪存驱动器。此外，应当理解，本文中的术语“存储器”旨在包括各种类型的合适的数据存储介质，无论是永久的还是临时的，例如瞬态电子存储器、非瞬态计算机可读介质和/或计算机可写介质。
从以上可以理解，本发明可以实现为计算机软件，其可以在存储介质上或经由例如局域网或广域网的传输介质提供，例如互联网。还应理解的是，由于附图中描述的一些组成系统组件和方法步骤可以在软件中实现，系统组件(或过程步骤)之间的实际连接可能会有所不同，这取决于本发明被编程的情况。鉴于本文提供的本发明的教导，相关领域的普通技术人员将能够考虑本发明的这些和类似的实现或配置。
应当理解，本发明可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用过程或它们的组合来实现。在一个实施例中，本发明可以在软件中实现为具体体现在计算机可读程序存储设备上的应用程序。应用程序可以上传到包括任何合适架构的机器并由其执行。
虽然已经详细描述了本发明的各种实施例，但显然这些实施例的各种修改和改变对于本领域技术人员来说是显而易见。然而，应当明确理解，这些修改和改变在本发明的范围和精神之内，如所附权利要求中所述。此外，本文描述的本发明能够具有其它实施例并且能够以各种其它相关方式来实践或执行。此外，应理解，本文使用的措辞和术语是出于描述的目的，不应被视为限制性的。此处使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变体旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目，而仅使用术语“由……组成”和“仅由……组成”应在限制性的意义上进行解释。
为了说明和描述的目的，已经呈现了本发明的实施例的前述描述。其不旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。根据本发明，许多修改和变化是可能的。旨在本发明的范围不受此详细描述限制，而是受所附权利要求限制。
已经描述了许多实现。然而，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改。尽管在附图中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按顺序执行，或者所有图示的操作都被执行以获得期望的结果。
虽然本文已经描述了本发明的原理，但是本领域技术人员应当理解，本描述仅作为示例而不是作为对本发明范围的限制。除了在此示出和描述的示例性实施例之外，其它实施例被设想在本发明的范围内。本领域普通技术人员的修改和替换被认为在本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种使用跟随前方策略的群体导航系统，包括：
多个炮弹，其中该多个炮弹包括：
每个炮弹的导引头，其配置为提供以下至少一项：
提供目标区域内的指示符点位置的角姿态；
为任何前方炮弹提供角姿态；以及
通过接收器提供光通信链路；
成像器，其配置为：
定位和识别该目标区域内的多个目标；或
当与该指示符点位置相关时，提供基于图像的导航；和
每个炮弹的机载处理器，其配置为：
解码来自该通信链路的光学消息；
将该指示符激光点与由该成像器捕捉的图像相关联；
生成目标数据组；
从该目标数据组中任何当前未选择的目标中选择目标；
使用任何前方炮弹作为飞行星座，绘制导航到所选择的目标的轨迹；并且
通过该光通信链路广播该目标数据组、来自前方炮弹的一个或多个数据组、和自身数据组，从而维持级联。
2.根据权利要求1所述的使用前方跟随策略的群体导航系统，其特征是，该成像器能够是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR)。
3.根据权利要求1所述的使用前方跟随策略的群体导航系统，其特征是，该通信链路能够是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR)。
4.根据权利要求1所述的使用跟随前方策略的群体导航系统，其特征是，该SAL导引头和该通信链路具有不同的波长范围，而该SAL具有一个波长范围并且该通信链路具有另一个需要用于该通信链路的第二接收器的波长范围。
5.根据权利要求1所述的使用跟随前方策略的群体导航系统，还包括高度计，从而提供高度以协助该炮弹的导航。
6.一种计算机可读介质，包括配置为使计算系统通过使用跟随前方策略来执行群体导航方法来对数据进行分类的内容，包括：
通过激光指示符制导从发射平台发射的多个炮弹中的前方炮弹朝向目标区域；其中每个炮弹包括：
半主动激光(SAL)导引头，其中，该导引头配置为提供目标区域内的指示符点位置的角姿态；为任何前方炮弹提供角姿态；并且通过接收器提供光通信链路；
成像器，其中，该成像器配置为：定位和识别该目标区域中的多个目标；或在与该指示符点位置相关时提供基于图像的导航；和
机载处理器，其中，该机载处理器配置为：解码来自该通信链路的光学消息；将该指示符激光点与由该成像器捕捉的图像相关联；生成目标数据组；从该目标数据组中任何当前未选择的目标中选择目标；使用任何前方炮弹作为飞行星座，绘制导航到所选择的目标的轨迹；并且通过该光通信链路广播该目标数据组、一个或多个来自前方炮弹的数据组、和“自身数据”组，从而维持级联；
使用该成像器确定用于提供横向稳定性和上下查找的地平线；
当该目标组在该成像器的视场(FOV)内时，通过该前方炮弹的成像器来检测目标组；
表征该目标组，该目标组数据包括多个目标的分散几何、目标计数、和目标ID；
确定该多个炮弹相对于发射矢量的速度和航向；
为来自该发射平台的该多个目标中的每一个估计到目标距离；
根据其要走的距离及其对未选择目标列表的控制权限，从该目标组中的未选择目标中选择目标；
使用来自该成像器的场景数据为炮弹生成导航方案；并且
通过光链路向任何跟随炮弹广播更新的目标数据组。
7.根据权利要求6所述的使用前方跟随的群体导航方法，其特征是，目标的指定是实际目标或地形参考。
8.根据权利要求6所述的使用跟随前方策略的群体导航方法，其特征是，该通信链路是脉冲重复间隔(PRI)调制码或标准二进制码。
9.根据权利要求6所述的使用跟随前方策略的群体导航方法，其特征是，该导引头和该光通信链路接收器是相同的设备或者分离成单独的组件。
10.根据权利要求6所述的使用跟随前方策略的群体导航方法，其特征是，该发射平台接收级联信息，从而建立用于目标攻击的质量度量。
11.多个炮弹，其配置为使用跟随前方策略来操作，该炮弹包括：
前视导引头，其配置为在该炮弹是领先炮弹时处理目标的指示符反射；
前向成像器，其配置为在该炮弹是领先炮弹时处理接近该目标的目标区域的图像场景；
处理部分，其用于确定该目标和该目标区域中的一个或多个附加目标的属性；和
后向激光器，其用于将该属性通信给后续炮弹，从而提供作为星座的操作。
12.根据权利要求11所述的多个炮弹，其特征是，该成像器能够是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR)。
13.根据权利要求11所述的多个炮弹，其特征是，用于通信的通信链路能够是可见的(VIS)、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)或长波红外的(LWIR))。
14.根据权利要求11所述的多个炮弹，其特征是，目标的指定是实际目标或地形参考。
15.根据权利要求13所述的多个炮弹，其特征是，该通信链路是脉冲重复间隔(PRI)调制码或标准二进制码。
16.根据权利要求13所述的多个炮弹，其特征是，该导引头和该光通信链路接收器是相同的设备或者分离成单独的组件。
17.根据权利要求11所述的多个炮弹，其特征是，该发射平台接收级联信息，从而建立用于目标攻击的质量度量。
18.根据权利要求11所述的多个炮弹，其特征是，该SAL导引头和该通信链路具有不同的波长范围，而该SAL具有一个波长范围并且该通信链路具有另一个需要用于该通信链路的第二接收器的波长范围。
19.根据权利要求11所述的多个炮弹，还包括高度计，从而提供高度以协助该炮弹的导航。
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