[发明专利]基于光电-惯性组合导引的无人机自主着舰方法和系统

摘要

为了克服现有无人机自主着舰技术所存在的不足，本发明提供了一种基于光电‑惯性组合导引的无人机自主着舰方法和系统。本发明将船体自带惯性导航系统的坐标系作为总参考坐标系(基准)，通过船体上的光电跟踪系统获取无人机相对舰体的位置、速度，通过船体自带惯性导航系统获取舰船相对于当地地理坐标系的位置、速度，通过无人机捷联惯导测量得到无人机自身相对于当地地理坐标系的位置和速度，再将这些位置、速度信息传递给无人机卡尔曼滤波器进行组合导航，无论外部是否有卫星信号，无人机都可进行光电‐INS组合导航，使无人机着舰过程中摆脱了对外部GPS或北斗信号的依赖。

主权项

1.基于光电‐惯性组合导引的无人机自主着舰方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建系统：在舰船的船体上设置主控系统和光电跟踪系统，所述光电跟踪系统包括光电平台，光电平台上搭载有光学系统和用于测量光电平台姿态信息的光电平台捷联惯导，光学系统包括相机及激光测距仪；2)标定：以船体自带惯性导航系统的坐标系作为总参考坐标系，标定光电跟踪系统与所述总参考坐标系之间的相对位置关系；若光电跟踪系统有多台，还应标定各光电跟踪系统之间的相对位置关系；3)搜索：光电跟踪系统搜索无人机，若未发现无人机，则继续搜索；若发现无人机，则确定无人机相对于船体所在区域，进入步骤4)；4)测量第一机船相对运动信息，即无人机在所述总参考坐标系中的三维坐标和速度信息；当采用一台光电跟踪系统测量一个无人机的三维坐标时：4.1)光电跟踪系统指向无人机所在区域，锁定无人机并进行光电跟踪测量，得到无人机相对于光电跟踪系统的斜距、方位角、俯仰角并发送给主控系统，同时，光电跟踪系统中的光电平台捷联惯导获取光电平台姿态信息并发送给主控系统；4.2)主控系统根据步骤4.1)获取的所述斜距、方位角、俯仰角、光电平台姿态信息，以及事先标定的光电跟踪系统与所述总参考坐标系之间的相对位置关系，得到无人机相对于总参考坐标系的三维坐标和速度信息；当采用多台光电跟踪系统同时测量一台无人机的三维坐标时：4.1)多台光电跟踪系统同时指向无人机所在区域，锁定无人机并进行光电跟踪测量，得到无人机相对于多台光电跟踪系统的多组斜距、方位角和俯仰角并发送给主控系统，同时，所述多台光电跟踪系统中的光电平台捷联惯导获取各自光电平台姿态信息并发送给主控系统；4.2)主控系统将步骤4.1)获取的所述多组斜距、方位角、俯仰角、光电平台姿态信息，以及事先标定的光电跟踪系统与所述总参考坐标系之间的相对位置关系进行融合，得到无人机相对于总参考坐标系的三维坐标和速度信息；5)主控系统将步骤4)获取的第一机船相对运动信息以及当前舰船相对于当地地理坐标系的运动信息发送给相应的无人机；6)无人机飞控及制导解算单元根据所述舰船相对于当地地理坐标系的运动信息，将所述第一机船相对运动信息转化为第一机地相对运动信息，即转化为无人机相对于当地地理坐标系的三维坐标和速度信息；7)将无人机捷联惯导测得的无人机相对于当地地理坐标系的三维坐标和速度信息定义为第二机地相对运动信息，将第一机地相对运动信息和第二机地相对运动信息的差值输入无人机卡尔曼滤波器，进行组合导航，得到第二机船相对运动信息，所述第二机船相对运动信息即组合导航后无人机相对于总参考坐标系的位置、速度及姿态信息；8)将所述第二机船相对运动信息传递给无人机飞控及制导解算单元进行着舰制导；9)判断是否引导无人机着舰完成，若未完成，则返回步骤4)；若完成，则结束任务。