一种攻击型无人机双机协同制导方法技术

本发明专利技术涉及一种攻击型无人机双机协同制导方法，使用两个无人机进行跟踪，其中任一攻击型无人机导引头截获并跟踪目标后，采用斜视飞行的方法，可以对目标位置进行实时估算，并把估算的目标位置信息发送给另一架无人机，使其快速转向目标方向；两架无人机根据相对位置关系对攻击点进行解算，使两架无人机从目标两侧攻击目标，达到双机全向攻击目标的效果，提升了双机协同作战效能。

【技术实现步骤摘要】
一种攻击型无人机双机协同制导方法
本专利技术涉及攻击型无人机制导研究
，尤其涉及一种攻击型无人机双机协同制导方法。
技术介绍
目前，单架攻击型无人机发现目标的能力较弱，生存能力较差，对目标的打击能力较低，因此多架攻击型无人机协同攻击目标成为未来发展的趋势，而双机协同制导是其中最常见的一种方式。攻击型无人机双机协同制导为发挥更大的作战效能，需在其中一架无人机发现目标的情况下，实现对目标的协同跟踪、全向攻击、同时攻击和大角度命中。目前尚无此类在工程上实际有效的双机协同制导方法。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术提出一种攻击型无人机双机协同制导方法，能够解决两架攻击型无人机在协同跟踪、攻击角度协同、攻击时间协同和带有命中角约束的综合性技术问题。技术方案一种攻击型无人机双机协同制导方法，其特征在于步骤如下：步骤1：两架攻击型无人机在敌方区域按照离线加载的任务规划航线进行目标搜索，在未发现目标前，双机之间不发送数据，一旦其中任意一架无人机的导引头截获并跟踪到目标后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用斜视飞行，实时估算目标位置，通过机载测控终端，将估算的目标位置信息发送给未发现目标的无人机；步骤2：未发现目标的无人机在接收到另一架无人机发送的目标位置后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用偏置导引，转向目标方向；步骤3：未发现目标的无人机如果在偏置导引过程中未截获目标，则在其航向角与方位视线角相等时结束偏置导引，俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用定向飞行，定向飞行方向为无人机与目标的方位视线角，无人机以最大巡航速度飞行，直到导引头截获并跟踪目标；步骤4：当双机导引头均跟踪到目标后，无人机之间实时发送各自的位置和速度给另一架无人机，计算双机与估算的目标位置之间的平面距离，距离较远的无人机俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用直接导引，无人机以最大巡航速度飞行；步骤5：距离较近的无人机，在距离较远的无人机与目标水平面的延长线方向上选取攻击点A，解算A的坐标，俯仰通道继续采用定高飞行，定高飞行高度为距离较远的无人机的飞行高度，偏航通道采用定向飞行，首先从当前位置飞向A，再从A转向目标方向，双机从目标两侧接近目标，实现双机攻击角度的协同；步骤6：当距离较近的无人机导引头再次跟踪到目标后，双机纵向通道均采用去定高飞行，偏航通道均采用直接导引，距离较远的无人机以最大巡航速度飞行，距离较近的无人机根据双机与目标之间的距离控制飞行速度，使双机同时攻击到目标，实现双机攻击时间的协同；步骤7：当满足俯冲攻击条件时，双机俯仰通道均采用偏置导引，偏航通道均继续采用直接导引；步骤8：当满足终端寻的制导条件时，双机俯仰通道均采用带有终端命中角约束的比例导引，偏航通道均采用终端寻的修正追踪导引。所述的步骤1具体如下：以无人机发射点的经度、纬度、高度为坐标原点，无人机实时获取自身相对于发射点的位置，其位置记为(x，y，z)，通过(x，y，z)估算的目标位置记为(xt，yt，zt)；无人机俯仰通道采用定高飞行，升降舵控制量δe＝kθ(θ-θg)+kqq+kh(h-hg)，其中，θ为俯仰角，θg为开始跟踪目标时的俯仰角，q为俯仰角速度，h为当前飞行高度，hg为开始跟踪目标时的飞行高度，kθ、kq、kh分别为各项系数；无人机偏航通道采用斜视飞行，使导引头与目标的方位侧角保持不变，方向舵控制量δr＝kψ(ψd-ψdg)+krr，其中，ψd为导引头的方位侧角，ψdg为导引头开始跟踪目标时的方位侧角，r为偏航角速度，kψ、kr分别为各项系数；目标相对于无人机的方位视线角ψt＝ψ+ψd，其中，ψ为航向角；目标相对于发射点的坐标目标相对于发射点的坐标xt＝x(k)+(yt-y(k))tanψt(k)，其中，k为无人机k时刻相关的飞行状态，k+1为无人机k+1时刻相关的飞行状态；无人机俯仰通道采用定高飞行，z(k+1)＝z(k)，无人机运动距离目标相对于无人机的俯仰视线角qt＝-θd-θ，其中，θd为导引头的俯仰框架角，θ为俯仰角；目标相对于发射点的坐标发现目标的无人机采用定高飞行和斜视飞行，将实时估算的目标位置(xt，yt，zt)通过机载测控终端发送给另一架无人机。所述的步骤2具体如下：无人机偏航通道采用偏置导引，偏航角速度指令rg＝rmax，其中rmax为设定的最大偏航角速度，方向舵控制量δr＝kri∫(r-rg)+krr，其中，r为偏航角速度，kri，kr为各项系数。所述的步骤3具体如下：目标相对于无人机的方位视线角则当航向角ψ＝ψt时，无人机结束偏置导引，偏航通道采用定向飞行，方向舵控制量δr＝kψ(ψ-ψt)+krr，无人机以最大巡航速度Vmax飞行，直到无人机截获并跟踪目标。所述的步骤4具体如下：双机与目标平面距离其中，i为无人机的编号；距离目标较远的无人机俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用直接导引，偏航角速度指令rg＝kψψd，方向舵控制量δr＝kri∫(r-rg)+krr，无人机以最大巡航速度Vmax朝目标方向飞行。所述的步骤5具体如下：当距离目标点T较近的无人机转向A飞行时，无人机当前位置为M，水平距离距离目标较远的无人机当前位置为N，水平距离距离较近的无人机的飞行速度V满足约束条件：在NT的延长线上选择点A和点B，水平距离令Rab＝Ram，则角度ψT＝ψ2-ψ1-180°，其中，ψ1与ψ2分别为双机在点M、点N与目标T的方位视线角；距离角度角度ψA＝180°-2ψB；距离距离Ram＝Rbt-Rat；攻击点A的坐标xa＝xm+Rammcos(ψ1+ψM)，坐标ya＝ym+Rammsin(ψ1+ψM)；距离较近的无人机俯仰通道采用定高飞行，给定的飞行高度为另一架无人机的飞行高度，可以使双机的飞行高度保持一致，偏航通道采用定向飞行，给定的定向飞行角度ψg＝ψ1+ψM；当距离较近的无人机飞到攻击点A时，偏航通道采用定向飞行，给定的定向飞行角度ψg＝ψ2-180°，直到导引头再次稳定跟踪到目标。所述的步骤6具体如下：无人机俯仰通道采用去定高飞行，δe＝kθ(θ-θg)+kqq，偏航通道采用直接导引，偏航角速度指令rg＝kψψd，距离较远的无人机飞行速度为Vmax，距离较近的无人机飞行速度其中Rmin为距离较近的无人机与目标之间的水平距离，Rmax为距离较远的无人机与目标之间的水平距离。所述的步骤7具体如下：无人机俯冲攻击的条件为导引头俯仰框架角θd＜θf，其中，θf为给定的无人机俯冲攻击角度，满足约束条件θf＞θdmin，θdmin为导引头最小的俯仰框架角；双机俯仰通道均采用偏置导引，俯仰角速度指令qg＝qmax，使无人机俯仰方向快速对准目标，升降舵控制量δe＝kqi∫(q-qg)+kqq；双机偏航通道均继续采用直接导引。所述的步骤8具体如下：无人机终端寻的条件为无人机俯仰角θ与导引头俯仰框架角θd满足|θ-θd|＜θz，其中，θz为给定的切换条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种攻击型无人机双机协同制导方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：两架攻击型无人机在敌方区域按照离线加载的任务规划航线进行目标搜索，在未发现目标前，双机之间不发送数据，一旦其中任意一架无人机的导引头截获并跟踪到目标后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用斜视飞行，实时估算目标位置，通过机载测控终端，将估算的目标位置信息发送给未发现目标的无人机；/n步骤2：未发现目标的无人机在接收到另一架无人机发送的目标位置后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用偏置导引，转向目标方向；/n步骤3：未发现目标的无人机如果在偏置导引过程中未截获目标，则在其航向角与方位视线角相等时结束偏置导引，俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用定向飞行，定向飞行方向为无人机与目标的方位视线角，无人机以最大巡航速度飞行，直到导引头截获并跟踪目标；/n步骤4：当双机导引头均跟踪到目标后，无人机之间实时发送各自的位置和速度给另一架无人机，计算双机与估算的目标位置之间的平面距离，距离较远的无人机俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用直接导引，无人机以最大巡航速度飞行；/n步骤5：距离较近的无人机，在距离较远的无人机与目标水平面的延长线方向上选取攻击点A，解算A的坐标，俯仰通道继续采用定高飞行，定高飞行高度为距离较远的无人机的飞行高度，偏航通道采用定向飞行，首先从当前位置飞向A，再从A转向目标方向，双机从目标两侧接近目标，实现双机攻击角度的协同；/n步骤6：当距离较近的无人机导引头再次跟踪到目标后，双机纵向通道均采用去定高飞行，偏航通道均采用直接导引，距离较远的无人机以最大巡航速度飞行，距离较近的无人机根据双机与目标之间的距离控制飞行速度，使双机同时攻击到目标，实现双机攻击时间的协同；/n步骤7：当满足俯冲攻击条件时，双机俯仰通道均采用偏置导引，偏航通道均继续采用直接导引；/n步骤8：当满足终端寻的制导条件时，双机俯仰通道均采用带有终端命中角约束的比例导引，偏航通道均采用终端寻的修正追踪导引。/n...

【技术特征摘要】
1.一种攻击型无人机双机协同制导方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：两架攻击型无人机在敌方区域按照离线加载的任务规划航线进行目标搜索，在未发现目标前，双机之间不发送数据，一旦其中任意一架无人机的导引头截获并跟踪到目标后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用斜视飞行，实时估算目标位置，通过机载测控终端，将估算的目标位置信息发送给未发现目标的无人机；
步骤2：未发现目标的无人机在接收到另一架无人机发送的目标位置后，俯仰通道采用定高飞行，偏航通道采用偏置导引，转向目标方向；
步骤3：未发现目标的无人机如果在偏置导引过程中未截获目标，则在其航向角与方位视线角相等时结束偏置导引，俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用定向飞行，定向飞行方向为无人机与目标的方位视线角，无人机以最大巡航速度飞行，直到导引头截获并跟踪目标；
步骤4：当双机导引头均跟踪到目标后，无人机之间实时发送各自的位置和速度给另一架无人机，计算双机与估算的目标位置之间的平面距离，距离较远的无人机俯仰通道继续采用定高飞行，偏航通道采用直接导引，无人机以最大巡航速度飞行；
步骤5：距离较近的无人机，在距离较远的无人机与目标水平面的延长线方向上选取攻击点A，解算A的坐标，俯仰通道继续采用定高飞行，定高飞行高度为距离较远的无人机的飞行高度，偏航通道采用定向飞行，首先从当前位置飞向A，再从A转向目标方向，双机从目标两侧接近目标，实现双机攻击角度的协同；
步骤6：当距离较近的无人机导引头再次跟踪到目标后，双机纵向通道均采用去定高飞行，偏航通道均采用直接导引，距离较远的无人机以最大巡航速度飞行，距离较近的无人机根据双机与目标之间的距离控制飞行速度，使双机同时攻击到目标，实现双机攻击时间的协同；
步骤7：当满足俯冲攻击条件时，双机俯仰通道均采用偏置导引，偏航通道均继续采用直接导引；
步骤8：当满足终端寻的制导条件时，双机俯仰通道均采用带有终端命中角约束的比例导引，偏航通道均采用终端寻的修正追踪导引。


2.根据权利要求1所述的一种攻击型无人机双机协同制导方法，其特征在于步骤1具体如下：以无人机发射点的经度、纬度、高度为坐标原点，无人机实时获取自身相对于发射点的位置，其位置记为(x，y，z)，通过(x，y，z)估算的目标位置记为(xt，yt，zt)；
无人机俯仰通道采用定高飞行，升降舵控制量δe＝kθ(θ-θg)+kqq+kh(h-hg)，其中，θ为俯仰角，θg为开始跟踪目标时的俯仰角，q为俯仰角速度，h为当前飞行高度，hg为开始跟踪目标时的飞行高度，kθ、kq、kh分别为各项系数；
无人机偏航通道采用斜视飞行，使导引头与目标的方位侧角保持不变，方向舵控制量δr＝kψ(ψd-ψdg)+krr，其中，ψd为导引头的方位侧角，ψdg为导引头开始跟踪目标时的方位侧角，r为偏航角速度，kψ、kr分别为各项系数；
目标相对于无人机的方位视线角ψt＝ψ+ψd，其中，ψ为航向角；目标相对于发射点的坐标目标相对于发射点的坐标xt＝x(k)+(yt-y(k))tanψt(k)，其中，k为无人机k时刻相关的飞行状态，k+1为无人机k+1时刻相关的飞行状态；
无人机俯仰通道采用定高飞行，z(k+1)＝z(k)，无人机运动距离目标相对于无人机的俯仰视线角qt＝-θd-θ，其中，θd为导引头的俯仰框架角，θ为俯仰角；目标相对于发射点的坐标
发现目标的无人机采用定高飞行和斜视飞行，将实时估算的目标位置(xt，yt，zt)通过机载测控终端发送给另一架无人机。


3.根据权利要求1所述的一种攻击型无人机双机协同制导方法，其特征在于步骤2具体如下：无人机偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：安彬，祝小平，杨俊鹏，雷金奎，李博，肖佳伟，
申请(专利权)人：西安爱生技术集团公司，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61