[發明專利]一種自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統

在審

• 申請號: 202210771579.6
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115167507A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 李澤峰;劉斌;井孟凱;張欣召;張振華
• 申請（專利權）人: 河北漢光重工有限責任公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京艾緯鉑知識產權代理有限公司 16101
• 代理人: 高會允

1.一種自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，系統包括硬件和地面三維監控系統軟件，所述硬件部分用于運行地面三維操控系統軟件，控制導彈的方位角度、俯仰角度和滾轉角度以及導彈上云臺的俯仰角度和方位角度，實現導彈地面三維監控系統軟件和導彈之間的雙向通信；

所述導彈地面三維監控系統軟件通過基于VC++單文檔MFC框架下，調用Vega Prime三維視景驅動軟件的API實現地面端監控導彈飛行狀態的功能。

2.如權利要求1所述的自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，所述硬件部分包括小型工控機、控制面板、無線數據傳輸模塊、無線圖像傳輸模塊、主屏幕和觸控屏；

所述小型工控機在Windows操作系統下運行地面站系統軟件，小型工控機通過RS232串口連接所述控制面板和無線數據傳輸模塊，通過HDMI接口連接觸控屏，通過數據線連接主屏幕；

所述控制面板包括三個搖桿和四個按鈕開關，三個搖桿的六個軸分別用來控制導彈的方位角度、俯仰角度和滾轉角度以及導彈上云臺的俯仰角度和方位角度，四個按鈕用來配置相應的開關功能；

所述無線數據傳輸模塊用于接收和發送實時數據，實現地面監控系統和導彈雙向通信；

所述無線圖像傳輸模塊用于接收導彈發送回來的實時圖像數據；

所述主屏幕連接述圖像傳輸模塊，用于顯示圖傳模塊接收到的圖像；

所述觸控屏用于顯示導彈地面三維監控系統軟件界面并承擔人機交互功能。

3.如權利要求1所述的自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，所述導彈地面三維監控系統軟件包括飛行彈道規劃模塊、地面發射流程模塊、飛行狀態三維顯示界面、模式控制模塊和飛行數據顯示模塊；

所述飛行彈道規劃模塊用于交互輸入導彈發射點、目標點位置，發射俯仰角和方位角信息，通過算法在線規劃出導彈的理想彈道，巡航彈彈道包括爬升段和巡航段；

所述地面發射流程模塊用于在導彈發射前進行準備工作，準備工作的流程包括：系統自檢、信息裝定、導航對準和發射指令；

所述飛行狀態三維顯示界面用于從不同視角顯示導彈的飛行狀態，具體包括導彈姿態視角，用來觀察導彈相對于地面的滾轉、俯仰、方位姿態；導彈位置視角，用來觀察導彈前方的理想彈道及偏離理想彈道的距離、高度；導彈彈道視角，用來觀察導彈整個理想彈道及導彈的實時位置，從而直觀獲得導彈飛行情況；

所述模式控制模塊的作用是讓用戶選擇導彈飛行控制模式，導彈飛行控制模式分為自動飛行模式、手動飛行模式和輔助飛行模式；若用戶選擇自動飛行模式，則導彈根據規劃的理想彈道進行自動跟蹤飛行，若選擇手動飛行模式，則用戶全程通過控制面板操控導彈進行飛行，若選擇輔助飛行模式，則導彈只在直線飛行的時候切換成自動控制，轉彎時由用戶通過控制面板操控；

所述飛行數據顯示模塊通過數字和儀表顯示導彈飛行過程中的實時參數，包括緯度、經度、高度、速度和加速度，以供操控人員掌握導彈的具體飛行參數和狀態。

4.如權利要求3所述的自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，所述導彈地面三維監控系統軟件還包括地形場景模型和導彈模型，地形場景模型和導彈模型通過軟件模擬實彈在現實中的飛行路徑和飛行過程中導彈相對于地面的姿態。

5.如權利要求4所述的自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，巡航段導彈采用“圓弧+直線+圓弧”的轉移彈道拼接方案，當需要對準目標飛行時，以當前與目標點的連線構建位置方向矢量，計算當前航向需要轉過的角度，按給定轉彎半徑轉過角度后，按對準目標方向飛行即可；為滿足目標點速度方向要求，以目標點速度方向延長線一定距離的一點為中心繪制大圓，當飛行器進行大圓區域后，根據當前速度方向與目標速度方向，自動轉過對應角度，再按直線修正方式飛行即可。

6.如權利要求4或5所述的自動彈道規劃及追蹤的三維監控系統，其特征在于，所述飛行狀態三維顯示模塊中，將導彈的實際地心直角坐標轉化為VP中的投影坐標，保證視景中導彈相對于地形的姿態位置和實際導彈相對于實際地形的姿態位置相同。