[发明专利]使用跟随前方策略的群体导航

说明书

使用跟随前方策略的群体导航系统和方法。使用机载传感器和群体成员之间的通信链路，可以更快、更准确地交战众多目标。在某些情况下，使用指示符，使用基于图像的导航来协助群体的前方导航到目标，直到使用终端制导。级联消息被投射回跟随炮弹，从而群体的每个成员都可以确定最佳目标/炮弹匹配，并提供有关目标位置和每个炮弹位置、目标范围、目标选择等的实时、最新信息。

技术领域

本发明涉及弹药的定向导航，并且更具体地涉及使用跟随前方策略来跟踪和导航群体的成员。

背景技术

目前部署在目标上的炮弹或弹药对成像器的重量和空间分配有限，这将它们定位和识别目标的能力降低到只有1到2公里。鉴于这些炮弹是向3到20公里外的目标发射的，目前的导引头不足以导航到目标。当使用指示符作为飞行中导航的手段时，当前系统通常为单个炮弹的整个飞行指定一个目标。这种方法非常耗时，并且可能导致每分钟依次发射炮弹。如果瞄准平台需要发射10个炮弹用于交战，则发射第10个炮弹可能需要10分钟。例如，在群体船只的情况下，最好在少于一分钟内以快速发射序列或以大约3秒的间隔发射5到20个炮弹。

最近的技术发展利用具有视点能力的成像器来确定前方弹药的目标选择。瞄准方法将图像帧中的目标与前方弹药的光学信标生成的视点相匹配。然后，滞后弹药将基于相对于前方弹药在场景中的轨迹的目标分散来确定前方弹药的目标选择。为传统系统确定目标选择的一个基本限制是，滞后成像器的目标检测需要事先存在信标才能使该方法有效；从而大大降低了接近目标的距离(～1到2公里)。

因此，本发明的一个目的是克服与传统多对象跟踪和导航相关的上述弱点和缺点。

发明内容

本发明的一个形态是一种用于使用跟随前方策略的群体导航的系统，包括：多个炮弹，其中该多个炮弹包括：每个炮弹的半主动激光(SAL)导引头，其配置为：提供目标区域内指示符点位置的角姿态(angular bearing)，为任何前方炮弹提供角姿态，并通过接收器提供光通信链路；成像器，其配置为：定位和识别目标区域中的多个目标；或在与指示符点位置相关时提供基于图像的导航；和每个炮弹的机载处理器，其配置为：解码来自通信链路的光学消息，将指示符激光点与成像器捕捉的图像相关联，生成目标数据组，从目标数据组中任何当前未选择的目标中选择目标，使用任何前方炮弹作为飞行星座(airborneconstellation)，绘制导航到选定目标的轨迹,，并通过光通信链路广播目标数据组、来自前方炮弹的一个或多个数据组、以及“自身数据”组，从而维持级联效应(cascade effect)。

该方法与现有技术相比的核心优势在于，它不需要滞后的成像器通过前方弹药的相应信标来定位目标从而选择目标、绘制并执行其导航方案。本文中的应用方法将前方弹药的目标选择(在被指示符制导至目标组之后)与其轨迹以及包括与一个或多个目标相关的数据的目标组数据描述相关联，然后将其通信到一个或多个滞后弹药。那时，滞后弹药将不会检测到目标组(例如，它们距检测范围滞后0.5km)。通过使用所通信的目标数据、到目标的距离、以及一个或多个前方弹药的位置，该一个或多个滞后弹药可以使用一个或多个前方弹药作为导航参考来生成导航方案并根据到任何新选择的目标的“要走的距离”和参考信标的横向距离改变它们分别向左或向右的航向。横向距离与已知目标位置的精度有关。

使用跟随前方策略的群体导航系统的一个实施例是，其中，成像器可以是可见的、近红外的(NIR)、短波红外的(SWIR)、中波红外的(MWIR)、或长波红外的(LWIR)。在某些情况下，通信链路可以是可见的、NIR、SWIR、MWIR或LWIR。

使用跟随前方策略的群体导航系统的另一个实施例是，其中SAL导引头和通信链路属于不同的频带，而SAL是一个频带，而通信链路是另一个需要用于通信链路的第二接收器的频带。

用于使用跟随前方策略的群体导航的系统的又一实施例还包括高度计以提供高度以协助炮弹的导航。