[發明專利]一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法

有效

• 申請號: 201710934230.9
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107741229B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 王瑋;孟躍;張明燕;韓豪;唐科
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一、通過機載慣導系統獲得艦載機的姿態、速度、加速度和角速度，同時由于慣導更新率最高，因此將慣導時間作為同步基準和聯邦濾波中的主濾波器時間更新基準；所述的主濾波器選擇艦載機在跑道參考坐標系下的位置、速度、加速度，艦載機的俯仰角、橫滾角、相對偏航角及對應的角速度，艦船運動的縱搖、橫搖、沉浮及對應的角速度構成濾波器的狀態量，其中，線運動的狀態變量采用非零均值時間相關模型作為“當前”統計模型，飛機機動加速的“當前”概率密度可用均值為“當前”加速度預測值的函數分布進行描述；艦船運動的規律為多個正弦的疊加，通過艦載慣導測量的艦船運動信息得到對著艦點影響最大的正弦周期，將其它正弦周期看作系統噪聲，并以此來構建關于艦船運動狀態量的狀態方程；

步驟二、采用機載光電成像系統實時獲取艦船著降跑道圖像，通過圖像處理獲得各個合作靶標中心對應的圖像坐標信息，并輸入光電/慣性組合子濾波器進行濾波；

步驟三、通過數據鏈路接收來自艦船的信息，獲得由艦載雷達測量的艦載機相對于理想著艦點的位置以及由艦載慣導得到的艦船的運動信息，并輸入雷達/慣性組合子濾波器進行濾波；

步驟四、采用聯邦濾波的方法將光電、雷達、慣性三種更新率不同的信息進行融合，輸出更加精確的艦載機與理想著艦點的相對位置、艦載機姿態和艦船運動情況，用于計算預計著艦時刻理想著艦點的位置和艦載機相對于理想下滑線的偏差，并將信息提供給駕駛員或自駕儀用于飛機的控制。

2.根據權利要求1所述的光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，其特征在于：步驟二中所述的合作靶標安裝在著降跑道周圍，且數目至少為4個，在圖像中與背景相比具有明顯對比度，合作靶標相對于跑道理想著艦點的坐標已知，所述的光電/慣性組合子濾波器選擇由光電探測系統得到的靶標圖像坐標，艦載機的俯仰角、橫滾角及俯仰、橫滾、偏航角速度，飛機的無線電高度表的測量值作為量測量，其中，由于靶標的圖像坐標與艦載機相對位置、姿態之間的關系式非線性，因此量測矩陣需要靶標圖像坐標對狀態變量求偏導得到；子濾波器的系統方程與主濾波器的系統方程相同。

3.根據權利要求1所述的光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，其特征在于：步驟三中所述的雷達/慣性組合子濾波器選擇由艦載雷達測得的艦載機在跑道參考坐標系下的位置，艦載慣導測得艦船的縱搖角、橫搖角、沉浮以及由機載慣導測得的飛機航向與跑道航向角相減得到相對航向角，機載慣導信息作為量測量；子濾波器的系統方程與主濾波器的系統方程相同。

4.根據權利要求1所述的光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，其特征在于：步驟四中所述的聯邦濾波的方法以機載慣導信息作為主濾波器時間更新的基礎，兩個子濾波器分別為光電/慣性組合子濾波器和雷達/慣性組合子濾波器，聯邦濾波算法采用了信息分配原則，先將系統的過程信息按信息分配原則在各子濾波器和主濾波器之間進行分配，然后各濾波器依靠濾波的時間更新和測量更新給出各自的估計值和方差，時間更新過程在各子濾波器和主濾波器中獨立進行，而測量更新只在各子濾波器中獨立進行，最后主濾波器進行信息融合算法，以得到全局最優估計，濾波器的初始狀態量由艦載雷達、機載慣導、艦載慣導提供，其中，初始的艦載機相對位置由艦載雷達提供，初始的相對速度選取由機載慣導測得的艦載機速度與由艦載慣導測得的航母速度的差值在跑道參考坐標系上的投影，初始的姿態和角速度由機載慣導提供。