[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

本發明公開了一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，采用機載光電成像系統實時獲取艦船著降跑道圖像和紅外合作靶標的圖像坐標信息，采用機載慣導測量艦載機的姿態、速度、加速度、角速度等信息，采用艦載跟蹤雷達測量艦載機和艦船的相對位置，采用艦載慣導測量艦船的橫搖、縱搖、沉浮運動，跟蹤雷達和艦載慣導的測量信息通過數據鏈上傳給艦載機，該組合著艦導引系統將機載光電探測系統、機載慣導系統和艦載雷達的測量信息通過聯邦濾波進行融合處理，提供準確而全面的著艦導引信息，可提供給飛行員或自動駕駛儀用于艦載機的控制。本發明有利于提高著艦導引精度，減小飛行員負擔，提高著艦自動化能力，從而提高著艦的成功率。

技術領域

本發明涉及艦載機著艦導引的技術領域，具體涉及一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，用于艦載機精密進近著艦階段的導引，以提高著艦成功率。

背景技術

著艦是高速艦載機上艦的重大技術關鍵，可靠的著艦導引系統能確保艦載機在復雜氣象和惡劣海情條件下的順利著艦，對艦載機飛行安全有重大影響。

傳統可視光學助降著艦方式要求飛行員靠目測菲涅爾鏡引導著艦，飛行員通過觀察菲涅爾鏡來判斷著艦時的方位和角度，糾正下滑偏差，完成著艦過程。但是傳統著艦方式很難實現全天候著艦，現代戰爭要求高速艦載機對復雜氣象和惡劣海情有更強的適應能力，對復雜電磁環境有更強的抗干擾能力，對著艦過程有更強的自動導引能力。近年來，光電探測技術和慣性導航技術在著艦導引領域中不斷地發展與應用，光電探測技術具有靈敏度高、抗干擾能力強、可與計算機交連等特點，并可形成對甲板的探測圖像，相較于目視著艦來說優勢明顯；機載慣導提供的航向/姿態和側向/法向速度也對提高飛控系統在著艦期間的快速性和穩定性具有特別重要的意義。這些都為自動精確著艦導引系統的研發提供了新的技術基礎。

光電/雷達/慣性組合著艦導引技術將現有基于可視光學助降系統的著艦導引信息人工判讀方式升級為自動導引方式，可在夜間、惡劣氣象和高等級海情條件下，實時提供艦機的相對位置、速度、姿態、甲板運動信息等多種著艦導引信息。

發明內容

本發明的目的在于：提出一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，將機載光電探測系統、機載慣導系統和艦載雷達的測量信息采用聯邦濾波進行融合處理，提供準確而全面的著艦導引信息，且容錯性能高。本發明有利于提高著艦的安全性及成功率。

本發明采用的技術方案為：一種光電/雷達/慣性組合的艦載機著艦導引方法，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；

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。

其中，步驟一中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。