[发明专利]一种基于昆虫视觉仿生的末制导方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于昆虫视觉仿生的末制导方法，属于制导与控制技术领域。

背景技术

昆虫在飞行移动时，周围环境的亮度模式在视网膜上形成一系列连续变化的图像，这一系列连续变化的信息不断“流过”视网膜，好像是一种光的“流”，故称这种图像亮度模式的表观运动为光流。如图1所示，当昆虫A去捕获目标昆虫B时，如果A一直能确保自己位于目标昆虫B与焦点F的连线上，那么在昆虫B的视网膜上就无法形成关于A运动的光流，B会认为A一直是静止在焦点F处，这样A就能迅速的捕获到B。焦点F定义为：初始时刻AB连线及其延长线上选定的任意点。可以选在A点处，也可以选在无穷远处。图1所示为选择A点为焦点F的情况，图2为焦点F选在无穷远处的情况。此即为昆虫在捕捉目标过程中的“隐身”策略。

自然界飞行昆虫的眼睛无论是单眼还是复眼，都只是一种视觉传感系统，能获得目标的信息有限，但是，飞行昆虫确能依靠视觉系统实现对机动目标的捕获，能形成类似与最完美的“平行接近法”一样的导引轨迹，或者“三点法”导引轨迹，这些启发了本发明所述的基于视觉的制导系统。本发明焦点F选在无穷远处形成的即是与“平行接近法”一样的导引轨迹。

人工神经网络是通过从微观结构与功能上对生物大脑神经系统模拟而建立起来的一类模型，具有模拟生物的部分思维的能力，其特点主要是具有非线性、学习能力和自适应性，是模拟生物智能的一条重要途径。它是由简单信息处理单元互联组成的网络，能接受并处理信息。网络的信息处理由处理单元之间的相互作用来实现，它是通过把问题表达成处理单元之间的连接权来处理的。基于神经网络的以上特点，本发明应用神经网络技术来模拟飞行昆虫的制导技术，使得弹药只通过视觉传感系统便能形成理想的导引轨迹。

在传统导引方法中，“平行接近法”导引的弹道最为平直，所需的法向过载较小，可以实现全向攻击。虽然“平行接近法”被认为是一种最好的导引方法，但到目前为止，“平行接近法”并未得到广泛的应用，主要原因是实施这种导引方法对制导系统提出了严格的要求，要求制导系统在每一瞬间都要精确地测量目标、弹药速度及前置角，并严格保持“平行接近法”的运动关系，即保证弹药的相对速度始终指向目标。由于传感器的局限性等原因，很难满足上述条件，导致了“平行接近法”很难实际应用。

发明内容

本发明以飞行昆虫的感知学、神经学为基础，提出一种基于昆虫视觉仿生的末制导方法，能够使智能弹药或者其它微小型制导弹药在复杂的环境中，具有强的飞行稳定鲁棒性，能迅速捕获并攻击目标。

本发明提出的“一种基于昆虫视觉仿生的末制导方法”，包括以下步骤：

第一步：发现目标，进入末制导阶段；

第二步：指定焦点F位置；

第三步：初始化数据，包括探测步长h，弹药到焦点F的距离r_p0以及方位角θ₀、弹药的初始运动速率v_p以及方向a₀、目标到弹药的距离r_t0以及方位角β₀，目标到弹药的距离以及方位角由视觉传感器给出；

第四步：根据上一时刻弹药到焦点F的距离r_pn-1和方位角θ_n-1，以及弹药的运动速率v_p和方向α_n1 -，加上探测步长h，应用制导方法的距离感知器和方位感知器，距离感知器和方位感知器计算的结果送入速度方向感知器中，作为速度方向感知器的输入，计算当前弹药到焦点F的距离r_pn和方位角θ_n；