本發(fā)明涉及巡飛彈系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法。

背景技術(shù)：

1、巡飛彈是一類低成本的精確打擊武器，具備遠程偵察和實時打擊一體化的自主作戰(zhàn)能力，具有造價低、體積小、殺傷力適中、隱蔽性好、響應(yīng)速度快、作戰(zhàn)使用靈活等突出優(yōu)勢，可實現(xiàn)精確打擊以及監(jiān)視、偵察、毀傷評估、目標指示、空中警戒等單一或多項任務(wù)。巡飛彈在飛行過程中通過導(dǎo)引頭對區(qū)域進行探測，若檢測、識別到疑似目標時，會將該目標信息下傳至地面操作終端，由指揮官確認是否對該目標進行打擊。由于導(dǎo)引頭的探測距離有限，且能夠清晰辨認出目標具體屬性時基本已接近目標，留給指揮官決策的時間相對較短，地面操作人員需要在短時間內(nèi)確認對該目標的打擊，不利于對目標人員操作。因此便需要對疑似目標進行持續(xù)跟蹤，以便于指揮官有充足的時間來決策是否對該目標實施攻擊而不丟失目標，且可以通過繞飛實現(xiàn)任意角度、任意時刻對目標的打擊。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，用于巡飛彈武器系統(tǒng)對疑似目標進行持續(xù)跟蹤，以利于指揮官決策。

2、為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，在巡飛彈偵察到目標后，對目標進行測距、定位；此時若接收到對目標進行持續(xù)跟蹤的指令，則根據(jù)實時定位結(jié)果計算彈目平面距離，實時計算控制指令來引導(dǎo)巡飛彈進入繞飛圈；通過彈目平面距離與預(yù)設(shè)的繞飛圈半徑之間的關(guān)系，確定巡飛彈的導(dǎo)引方式采用圈外引導(dǎo)法、圈內(nèi)引導(dǎo)法或者圓形繞飛法；巡飛彈在進入繞飛圈后將持續(xù)以目標為圓心進行圓形繞飛，實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。

4、進一步地，所述巡飛彈在導(dǎo)引過程中所依據(jù)的坐標系建立方式為：

5、原點o選擇巡飛彈發(fā)射時重心在地面上的投影，ox軸指向北向為正；oy軸在包含ox軸所在的鉛垂面內(nèi)，與ox軸垂直，向上為正；oz軸垂直于oxy所組成的平面。

6、進一步地，所述通過彈目平面距離與預(yù)設(shè)的繞飛圈半徑之間的關(guān)系，確定導(dǎo)引巡飛彈的方式采用圈外引導(dǎo)法、圈內(nèi)引導(dǎo)法或者圓形繞飛法，包括：

7、巡飛彈對目標進行定位后，若接收到指揮官發(fā)出的對目標進行持續(xù)跟蹤的指令，則將會根據(jù)定位結(jié)果計算彈目間的平面距離、彈目連線與北向的夾角：

8、

9、

10、其中，xm、zm代表巡飛彈當前在北天東坐標系下的x、z軸的位置，xt、zt代表對目標定位后得出的目標坐標在北天東坐標系下x、z軸的位置；

11、計算出彈目平面距離后，設(shè)定繞飛圈半徑，可判定出巡飛彈進入繞飛圈的引導(dǎo)方式：

12、

13、其中，r代表繞飛圈。

14、進一步地，r的取值為600-1000m

15、進一步地，所述外圈引導(dǎo)法為：

16、進入外圈導(dǎo)引法后，將會以目標為圓心、r為半徑做圓以建立繞飛圈，并以自身位置作為圓外一點，到繞飛圈做切線，此時外圈引導(dǎo)算法便是使巡飛彈以這條切線作為航路，控制巡飛彈沿切線到達繞飛圈上。

17、進一步地，所述外圈導(dǎo)引算法的具體計算過程為：

18、首先計算巡飛彈到切點的距離：

19、

20、之后計算切線與彈目連線之間的夾角：

21、

22、計算巡飛彈到圓心的單位向量：

23、

24、巡飛彈到圓上一點存在兩條切線，因此可根據(jù)β和計算出兩條切線的單位向量：

25、

26、

27、此時，以目標為中心，北向為x軸、東向為z可建立用于象限判斷的輔助直角坐標系，根據(jù)巡飛彈在該輔助直角坐標系中的位置即可計算出切點坐標：

28、當巡飛彈在坐標系的第1、4象限內(nèi)時，切點坐標為

29、當巡飛彈在坐標系的第2、3象限內(nèi)時，切點坐標為

30、計算出切點坐標后，即可計算出巡飛彈當前的期望航向：

31、當巡飛彈在坐標系的第1、4象限內(nèi)時，期望航向為

32、當巡飛彈在坐標系的第2、3象限內(nèi)時，期望航向為

33、巡飛彈在飛行過程中實時計算期望航向，控制巡飛彈以該期望航向飛行即可到達繞飛圈實現(xiàn)外圈引導(dǎo)。

34、進一步地，所述內(nèi)圈引導(dǎo)法為：

35、進入內(nèi)圈導(dǎo)引法后，以目標作為圓心，以彈目距離為半徑做圓，計算巡飛彈當前位置在該圓上的兩個切線方向，并篩選出當前航向在內(nèi)側(cè)時所對應(yīng)的切線方向；基于巡飛彈導(dǎo)引頭的框架角范圍確定可引導(dǎo)的最大角度，基于該角度以及所述切線方向引導(dǎo)巡飛彈向外飛行至繞飛圈上。

36、進一步地，所述內(nèi)圈引導(dǎo)法的具體計算過程為：

37、首先可以根據(jù)幾何關(guān)系計算出圓上兩條切線與北向的夾角：

38、α1＝α

39、

40、此時可獲得兩條切線和巡飛彈當前航向的單位向量：

41、

42、

43、

44、其中，ρ為巡飛彈的當前航向角；

45、據(jù)此可以計算出兩條切線與巡飛彈航向間夾角的余弦值：

46、

47、

48、取其中的正值，即可獲得與巡飛彈當前航向最為一致的切線方向l：

49、

50、此時便可根據(jù)巡飛彈導(dǎo)引頭的框架角范圍來給定引導(dǎo)的最大角度：ρmax＝kjjmax-90，其中kjjmax代表導(dǎo)引頭框架角所能達到的最大值，根據(jù)該角度，來改變期望航向角，使巡飛彈以靠近所述切線方向l的方式，以前航向角加ρmax作為巡飛彈的期望航向角，向繞飛圈上靠攏，以達到引導(dǎo)巡飛彈到達繞飛圈實現(xiàn)繞飛。

51、進一步地，所述圓形繞飛法為：

52、當巡飛彈已到達繞飛圈后，通過當前的彈目距離以及巡飛彈在圓上的切線方向，即可計算出側(cè)向位置偏差以及期望航向，送入至巡飛彈的飛控模塊中即可控制巡飛彈完成以目標為圓心、固定值為半徑的圓形繞飛，實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。

53、一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序；處理器被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)所述基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法。

54、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲有計算機程序；計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)所述基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法。

55、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)特點：

56、本發(fā)明方法能夠依靠對目標的實時定位結(jié)果，根據(jù)彈目距離的遠近分不同的方法計算控制指令，以達到引導(dǎo)巡飛彈飛行至期望的繞飛圈上并進行持續(xù)圓形繞飛的目標，實現(xiàn)了對目標進行持續(xù)、穩(wěn)定跟蹤的需求，在無人機蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，在巡飛彈偵察到目標后，對目標進行測距、定位；此時若接收到對目標進行持續(xù)跟蹤的指令，則根據(jù)實時定位結(jié)果計算彈目平面距離，實時計算控制指令來引導(dǎo)巡飛彈進入繞飛圈；通過彈目平面距離與預(yù)設(shè)的繞飛圈半徑之間的關(guān)系，確定巡飛彈的導(dǎo)引方式采用圈外引導(dǎo)法、圈內(nèi)引導(dǎo)法或者圓形繞飛法；巡飛彈在進入繞飛圈后將持續(xù)以目標為圓心進行圓形繞飛，實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述巡飛彈在導(dǎo)引過程中所依據(jù)的坐標系建立方式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述通過彈目平面距離與預(yù)設(shè)的繞飛圈半徑之間的關(guān)系，確定導(dǎo)引巡飛彈的方式采用圈外引導(dǎo)法、圈內(nèi)引導(dǎo)法或者圓形繞飛法，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述外圈引導(dǎo)法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述外圈導(dǎo)引算法的具體計算過程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述內(nèi)圈引導(dǎo)法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述內(nèi)圈引導(dǎo)法的具體計算過程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，其特征在于，所述圓形繞飛法為：

9.一種終端設(shè)備，包括處理器、存儲器以及存儲在所述存儲器中的計算機程序；其特征在于，處理器被計算機執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲有計算機程序；其特征在于，計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于盤旋繞飛的目標持續(xù)跟蹤方法，在巡飛彈偵察到目標后，對目標進行測距、定位；此時若接收到對目標進行持續(xù)跟蹤的指令，則根據(jù)實時定位結(jié)果計算彈目平面距離，實時計算控制指令來引導(dǎo)巡飛彈進入繞飛圈；通過彈目平面距離與預(yù)設(shè)的繞飛圈半徑之間的關(guān)系，確定巡飛彈的導(dǎo)引方式采用圈外引導(dǎo)法、圈內(nèi)引導(dǎo)法或者圓形繞飛法；巡飛彈在進入繞飛圈后將持續(xù)以目標為圓心進行圓形繞飛，實現(xiàn)對目標的持續(xù)跟蹤。本基于目標的實時定位結(jié)果，采用不同方法計算控制指令，以達到引導(dǎo)巡飛彈飛行至期望的繞飛圈上并進行持續(xù)圓形繞飛的目的，實現(xiàn)了對目標進行持續(xù)、穩(wěn)定跟蹤的需求，在無人機蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：井璐琦,白真,趙陽陽,黎海青,張文飛,劉重,李銳,馬振宇,王博航,王寶亮,張寶,韓迪,陶福興,張澤宇,王小亮
受保護的技術(shù)使用者：西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19