[发明专利]一种基于无人飞行器的临近空间运动目标定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机目标定位技术领域，尤其涉及一种基于无人飞行器的临近空间运动目标定位方法。

背景技术

目前，针对临近空间高超声速运动目标探测主要有地基探测系统、空基探测系统和天基探测系统三种，但研究主要集中在地基探测系统和天基探测系统，关于空基探测系统的研究较少。

地基探测系统易受地球曲率影响，存在盲区，且目标在临近空间稀薄大气中飞行时，机体表面会与空气剧烈摩擦产生等离子体，会折射和吸收电磁波信号，同时由于临近空间飞行器一般目标小，距离远以及机身隐身设计等，导致雷达的反射面积小，不易探测。

天基探测系统目标探测不受地球曲率影响，与地基相比，能够提供更加广阔的监视范围和更长的预警时间，是目前较为有效的临近空间探测系统，但代价成本昂贵且精度不高。

相较于地基和天基探测系统固有的缺陷，空基探测系统主要以无人飞行器为平台，搭载雷达或红外探测传感器，目标探测不受地球曲率影响，同时具有良好的机动性能，是一种适合平时昼夜战备空情值班、战时昼夜空情保障的高空平台预警探测系统。

因此，研究以无人飞行器为平台搭载目标探测传感器的临近空间目标定位技术对于确保国家安全和国际地位具有重要意义。

临近空间高超声速运动目标的迎头雷达目标有效截面(Radar Cross Section,RCS)较小，雷达探测困难，但因其高超声速飞行，前缘及蒙皮驻点温度大，当速度达到6Ma时，其蒙皮温度约为1518K，且在临近空间空气稀薄，热传播衰减小，红外特征明显，易于被红外探测器捕获。传统的单站定位模型需要知道目标相对无人机的距离值，但是实战背景下，电磁环境复杂，激光测距仪往往不能正常使用，此时需要一种更为安全有效的定位方案。考虑到临近空间运动目标的红外特性以及机载红外传感器的探测特性(只能探测到目标角度信息)，单一红外探测器只能获取包含目标点的一条空间直线，无法精确定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于无人飞行器的临近空间运动目标定位方法，通过多无人机搭载红外探测器同时对目标进行红外探测，来实现对临近空间高超声速运动目标的定位功能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

以单无人机为基本探测单元，搭载目标红外探测器和INS/GPS/CNS组合导航系统实现对运动目标和无人机自身导航信息的感知，在此基础上采用多无人机编队飞行模式，对临近空间运动目标协同探测。为提高系统对运动目标的定位性能以及数据处理能力，以其中一架无人机作为数据处理中心，对来自各无人机的目标感知信息融合处理，输出目标最优坐标值。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.隐蔽性能好，自身无辐射源，可深入敌后侦查，满足多种作战需求；

2.红外探测器利用温差原理捕获目标信息，对采用雷达隐身技术的飞行器也具备很强的探测能力；

3.与地基和天基探测平台相比，本发明具有更好的机动性能、目标定位精度以及经济性能。

附图说明

图1是本发明中多无人机协同目标定位方案设计图；

图2是本发明中多无人机无源目标定位示意图；

图3是本发明中目标定位算法1000次仿真结果空间分布图；

图4是本发明中飞行器航迹与目标航迹三维图；

图5是本发明中目标相距无人机距离和变化图；

图6是本发明中距离和变化对目标定位空间误差影响图；

图7是本发明中无人机航迹与目标航迹二维平面图；

图8是本发明中无人机间距变化图；

图9是本发明中无人机间距变化对目标定位空间误差影响图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明主要为面向临近空间飞行器的多无人机协同目标定位方法，方案设计图如附图1所示。

一种基于无人飞行器的临近空间运动目标定位方法，包含以下步骤：

步骤1)，设置两架无人机A、B，每架无人机上均设置红外探测器和包含INS、GPS、CNS导航传感器的全息组合导航系统。

步骤2)，采用两架无人机A、B同时对目标进行探测，获得目标和两架无人机A、B的连线在空间直角坐标系中的角度值。