[发明专利]一种图像制导飞行器延时补偿方法及系统

说明书

本发明提供了一种图像制导飞行器延时补偿方法及系统，在飞行器上设置有捷联导引头、制导滤波器、自动驾驶仪和角速率陀螺，在制导滤波器之前通过对目标视角和俯仰角进行视场角重构，在捷联导引头后设置第一通道模型，在角速率陀螺后设置第二通道模型，对捷联导引头和角速率陀螺所在的两个通道进行补偿，使得捷联导引头通道与角速率陀螺通道带宽一致。本发明所述的图像制导飞行器延时补偿方法有效解决了捷联导引头延时对制导精度的影响,改善了飞行器由于延时导致的视线角速度估计误差，以及由于估计误差引起的寄生回路可能使制导系统不稳定的现象。

技术领域

本发明涉及一种图像制导飞行器延时补偿方法，属于制导领域。

背景技术

在图像制导飞行器系统中，包含发射单元与指挥单元；飞行器头部搭载红外成像导引头，成像导引头可以保证飞行器光轴在空间的稳定，同时能完成搜索、截获和跟踪目标等功能，使得飞行器在飞行过程中将视场内的图像信息实时通过无线电数据链路传输给后方的指挥单元，射手在指挥单元的图像显示屏前观察飞行器回传的图像，了解战场区域场景和目标情况，并依据当前交战场景灵活锁定目标，之后射手操纵手柄控制飞行器跟踪目标，直至成功命中。

利用射手的识别能力，特别适合于复杂自然环境干扰、战场环境干扰和现代伪装技术下的目标识别，也允许从有限空间发射飞行器且具有更宽广的目标选择能力，但是，成像导引头的延时直接影响导引头带宽的大小和跟踪性能，在大延时的情况下会导致导引头的时域响应振荡甚至失稳，最终对飞行器的命中精度产生不良影响。

具体地，该延时包括：1)有限的弹载硬件计算资源导致的导引头信号输出延时；2)图像压缩、解压和射手响应能力导致的图像传输延时。

此外，传统的成像导引头为速率陀螺式平台导引头，其控制系统复杂、体积较大、成本较高、装配调试难度较大。已有技术采用捷联导引头，通过捷联惯性系统输出的信息实现对导引头平台的稳定，虽然省略了平台导引头速率陀螺等组件、简化了导引头结构、减小了导引头体积，但是其提取光轴在惯性系下转动角速度算法较为复杂，需要进行视场角重构，进而微分得到视线角速度，而延时环节将导致视线角速度估计误差，其引起的寄生回路可能使制导系统不稳定。

在传统的时延处理过程中，通常采用Smith预估器，Smith预估器为一种经典的延时补偿技术，控制结构简单且容易调试，在工业界时滞系统中应用频繁，但Smith预估器在工程应用时的缺点为：对于稳定时滞系统，控制器对扰动抑制响应较慢；对包含积分环节的时滞系统，控制器对负载干扰存在稳态误差；无法应用于不稳定时滞系统，因此，应用Smith预估器在对延时进行补偿时，难以对捷联导引头的缺点进行改善，制导系统仍然具有极大的不稳定性。

因此，亟需研究一种克服上述缺点的图像制导飞行器延时补偿方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，一方面，设计了一种图像制导飞行器延时补偿系统，在飞行器上设置有捷联导引头、制导滤波器、自动驾驶仪和角速率陀螺，

其中，捷联导引头用于测量目标视角，其输出信号传递至制导滤波器；

制导滤波器用于形成制导指令，将指令传递至自动驾驶仪；

自动驾驶仪根据控制指令控制飞行器飞行状态。

所述图像制导飞行器延时补偿系统还包括α-β滤波器，对传递的参数进行估计，从而得到视线角速度。

所述图像制导飞行器延时补偿系统还包括第一通道模型和第二通道模型，

捷联导引头输出信号经过第一通道模型进行修正后传递至α-β滤波器，角速率陀螺输出信号经过第二通道模型补偿后传递至α-β滤波器，α-β滤波器解算信号传递至制导滤波器，制导滤波器根据α-β滤波器输出信号形成制导指令，将指令传递至自动驾驶仪以控制下一时刻飞行器飞行状态。