[發(fā)明專利]基于光電-慣性組合導(dǎo)引的無(wú)人機(jī)自主著艦方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810553515.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN109032153B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林俤;于芳蘇;吳易明;朱帆;魏軼婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所;中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/06
• 分類號(hào): G05D1/06;G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.基于光電-慣性組合導(dǎo)引的無(wú)人機(jī)自主著艦方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)搭建系統(tǒng)：

在艦船的船體上設(shè)置主控系統(tǒng)和光電跟蹤系統(tǒng)，所述光電跟蹤系統(tǒng)包括光電平臺(tái)，光電平臺(tái)上搭載有光學(xué)系統(tǒng)和用于測(cè)量光電平臺(tái)姿態(tài)信息的光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)，光學(xué)系統(tǒng)包括相機(jī)及激光測(cè)距儀；

2)標(biāo)定：

以船體自帶慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的坐標(biāo)系作為總參考坐標(biāo)系，標(biāo)定光電跟蹤系統(tǒng)與所述總參考坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置關(guān)系；若光電跟蹤系統(tǒng)有多臺(tái)，還應(yīng)標(biāo)定各光電跟蹤系統(tǒng)之間的相對(duì)位置關(guān)系；

3)搜索：

光電跟蹤系統(tǒng)搜索無(wú)人機(jī)，若未發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)，則繼續(xù)搜索；若發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)，則確定無(wú)人機(jī)相對(duì)于船體所在區(qū)域，進(jìn)入步驟4)；

4)測(cè)量第一機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，即無(wú)人機(jī)在所述總參考坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)和速度信息；

當(dāng)采用一臺(tái)光電跟蹤系統(tǒng)測(cè)量一個(gè)無(wú)人機(jī)的三維坐標(biāo)時(shí)：

4.1)光電跟蹤系統(tǒng)指向無(wú)人機(jī)所在區(qū)域，鎖定無(wú)人機(jī)并進(jìn)行光電跟蹤測(cè)量，得到無(wú)人機(jī)相對(duì)于光電跟蹤系統(tǒng)的斜距、方位角、俯仰角并發(fā)送給主控系統(tǒng)，同時(shí)，光電跟蹤系統(tǒng)中的光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)獲取光電平臺(tái)姿態(tài)信息并發(fā)送給主控系統(tǒng)；

4.2)主控系統(tǒng)根據(jù)步驟4.1)獲取的所述斜距、方位角、俯仰角、光電平臺(tái)姿態(tài)信息，以及事先標(biāo)定的光電跟蹤系統(tǒng)與所述總參考坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置關(guān)系，得到無(wú)人機(jī)相對(duì)于總參考坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)和速度信息；

當(dāng)采用多臺(tái)光電跟蹤系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量一臺(tái)無(wú)人機(jī)的三維坐標(biāo)時(shí)：

4.1)多臺(tái)光電跟蹤系統(tǒng)同時(shí)指向無(wú)人機(jī)所在區(qū)域，鎖定無(wú)人機(jī)并進(jìn)行光電跟蹤測(cè)量，得到無(wú)人機(jī)相對(duì)于多臺(tái)光電跟蹤系統(tǒng)的多組斜距、方位角和俯仰角并發(fā)送給主控系統(tǒng)，同時(shí)，所述多臺(tái)光電跟蹤系統(tǒng)中的光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)獲取各自光電平臺(tái)姿態(tài)信息并發(fā)送給主控系統(tǒng)；

4.2)主控系統(tǒng)將步驟4.1)獲取的所述多組斜距、方位角、俯仰角、光電平臺(tái)姿態(tài)信息，以及事先標(biāo)定的光電跟蹤系統(tǒng)與所述總參考坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行融合，得到無(wú)人機(jī)相對(duì)于總參考坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)和速度信息；

5)主控系統(tǒng)將步驟4)獲取的第一機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息以及當(dāng)前艦船相對(duì)于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的運(yùn)動(dòng)信息發(fā)送給相應(yīng)的無(wú)人機(jī)；

6)無(wú)人機(jī)飛控及制導(dǎo)解算單元根據(jù)所述艦船相對(duì)于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的運(yùn)動(dòng)信息，將所述第一機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息轉(zhuǎn)化為第一機(jī)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，即轉(zhuǎn)化為無(wú)人機(jī)相對(duì)于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的三維坐標(biāo)和速度信息；

7)將無(wú)人機(jī)捷聯(lián)慣導(dǎo)測(cè)得的無(wú)人機(jī)相對(duì)于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的三維坐標(biāo)和速度信息定義為第二機(jī)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，將第一機(jī)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息和第二機(jī)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息的差值輸入無(wú)人機(jī)卡爾曼濾波器，進(jìn)行組合導(dǎo)航，得到第二機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，所述第二機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息即組合導(dǎo)航后無(wú)人機(jī)相對(duì)于總參考坐標(biāo)系的位置、速度及姿態(tài)信息；

8)將所述第二機(jī)船相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息傳遞給無(wú)人機(jī)飛控及制導(dǎo)解算單元進(jìn)行著艦制導(dǎo)；

9)判斷是否引導(dǎo)無(wú)人機(jī)著艦完成，若未完成，則返回步驟4)；若完成，則結(jié)束任務(wù)；

所述步驟4.1)中所述光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)獲取光電平臺(tái)姿態(tài)信息的方法：

4.1.1)船體自帶慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲取艦船運(yùn)動(dòng)的位置、速度及角速率信息；光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)同時(shí)導(dǎo)航解算光電平臺(tái)的位置、速度及角速率信息；

4.1.2)主控系統(tǒng)將兩者獲取的信息轉(zhuǎn)化到同一坐標(biāo)系中進(jìn)行比較，將差值送入主控系統(tǒng)中的卡爾曼濾波器，根據(jù)主控系統(tǒng)中卡爾曼濾波器的輸出對(duì)光電平臺(tái)捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行姿態(tài)修正，得到最終的光電平臺(tái)姿態(tài)信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光電-慣性組合導(dǎo)引的無(wú)人機(jī)自主著艦方法，其特征在于：步驟3)中所述確定無(wú)人機(jī)相對(duì)于船體所在區(qū)域，是通過(guò)無(wú)人機(jī)相對(duì)于光電跟蹤系統(tǒng)坐標(biāo)系的方位角和俯仰角確定的。