[發(fā)明專利]復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110400285.8
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113110529B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郁麒麟;李付庭;夏長權(quán);郭林煬;肖駿馳;薛健;范一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇天寧光子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06;G05D1/10
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32283
• 代理人: 葛軍

復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法。提供一種無GNSS、強(qiáng)拒止環(huán)境下，提高控制精準(zhǔn)性的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法。包括設(shè)于著降平臺上的艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)和設(shè)于無人機(jī)上的機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)之間通過激光通信鏈路實現(xiàn)導(dǎo)引導(dǎo)航信息的通信。本發(fā)明將激光制導(dǎo)系統(tǒng)與激光雷達(dá)的組合，無需GNSS、自然參考物和合作目標(biāo)，也能導(dǎo)引無人機(jī)在強(qiáng)拒止之環(huán)境下遠(yuǎn)距返航與精準(zhǔn)著降。機(jī)上機(jī)下兩個系統(tǒng)共同作用，相互配合，既提供了信息冗余，同時提供了對無人機(jī)的遙控，實現(xiàn)了無人機(jī)間的協(xié)同、避險、應(yīng)急處理。整個導(dǎo)航著降系統(tǒng)緊湊輕小，適合多機(jī)型、多種平臺裝備使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，無人機(jī)導(dǎo)航著降普遍采用GNSS導(dǎo)航技術(shù)或雷達(dá)技術(shù)，一旦導(dǎo)航信號被遮擋，或受到強(qiáng)拒止裝備的隱形攻擊，無人機(jī)就無法順利返航與精準(zhǔn)著降。

于是，人們首先想到的是慣性導(dǎo)航技術(shù)。但是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度取決于單個傳感器的精度，實際空間位置存在漂移，并隨時間累積，著降目標(biāo)無時不刻移動，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不能實時判斷目標(biāo)的移動，無人機(jī)要想遠(yuǎn)距離自主返航和準(zhǔn)確無誤安全著降，幾乎沒有可能。

針對慣性導(dǎo)航技術(shù)的缺陷，人們又提出了一種視覺導(dǎo)航著降技術(shù)，采用圖像處理技術(shù)得到無人機(jī)的運動參數(shù)。這種導(dǎo)航技術(shù)需要合作目標(biāo)配合，或者需要地面景象匹配才能自主導(dǎo)航著降。但在茫茫的大海，不可能有足夠的自然地標(biāo)，且視頻成像質(zhì)量易受天氣和光照變化的影響，夜晚則無效。

專利CN105259908B闡述了采用以精密著艦雷達(dá)為核心的著艦導(dǎo)引系統(tǒng)，首先利用艦載的精密著艦雷達(dá)解算獲取航母與無人機(jī)之間的相對位置信息，其次通過數(shù)據(jù)鏈將相對位置信息傳送到無人機(jī)上，并與自動駕駛儀交聯(lián)，最終操縱飛機(jī)完成自動著艦。雷達(dá)著艦系統(tǒng)的缺點在于：1）定位精度完全受限于艦載雷達(dá)的測量精度。2）一旦雷達(dá)信號受強(qiáng)電磁干擾，就無法返航。

為克服單項技術(shù)的局限，業(yè)內(nèi)提出了一種組合導(dǎo)航方案，將視覺技術(shù)與慣性導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合，通過視覺技術(shù)采集無人機(jī)與著降平臺相對移動和氣流擾動信息，采用視覺技術(shù)補(bǔ)償慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方向漂移的問題，試圖解決無人機(jī)遠(yuǎn)距離導(dǎo)航與著艦難題。但它并沒有解決單個技術(shù)原有的不足，仍然存在導(dǎo)航距離不夠遠(yuǎn)，測量的位置精度不夠高和不能全天候?qū)Ш降膯栴}。

專利CN109032153B提出了基于光電-慣性組合導(dǎo)引的無人機(jī)自主著艦方法和系統(tǒng)，采用艦載的光電跟蹤系統(tǒng)和機(jī)載的慣性組件實現(xiàn)著艦。光電跟蹤系統(tǒng)采集無人機(jī)的位置信息，然后通過無線電發(fā)送給無人機(jī)，無人機(jī)將光電跟蹤系統(tǒng)的信息與機(jī)載慣性組件的信息進(jìn)行比較，解算出需要的導(dǎo)航控制數(shù)據(jù)。該專利采用無線電通信鏈路，一旦受強(qiáng)電磁干擾，將失去著艦功能；且光電跟蹤系統(tǒng)作用距離有限，適合近距離著艦，而不適合遠(yuǎn)距離導(dǎo)航。

因此，為了獲得控制的精準(zhǔn)性和實時性，采用何種控制技術(shù)，需要進(jìn)行深入探討研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題，提供一種無GNSS、強(qiáng)拒止環(huán)境下，提高控制精準(zhǔn)性的復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)遠(yuǎn)距離復(fù)合自主導(dǎo)航著降系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：包括設(shè)于著降平臺上的艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)和設(shè)于無人機(jī)上的機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)，兩個子系統(tǒng)之間通過激光通信鏈路實現(xiàn)導(dǎo)引導(dǎo)航信息的通信；艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)用于搜索鎖定無人機(jī)，測定無人機(jī)的三維位置，向無人機(jī)發(fā)射經(jīng)調(diào)制的導(dǎo)引光束和通信光束；機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)用于接收艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)發(fā)送的導(dǎo)引光束和通信光束信號，并根據(jù)激光導(dǎo)引信號，測定本無人機(jī)相對于著降平臺的位置，同時也用于接收艦載激光雷達(dá)導(dǎo)引定位子系統(tǒng)發(fā)送的各種信息與控制指令；機(jī)載激光導(dǎo)航跟蹤子系統(tǒng)綜合各種信息和指令，規(guī)劃返航路線，確定導(dǎo)航著降控制律，實現(xiàn)自主導(dǎo)航與著降。