[发明专利]一种光电/雷达/惯性组合的舰载机着舰导引方法

说明书

本发明公开了一种光电/雷达/惯性组合的舰载机着舰导引方法，采用机载光电成像系统实时获取舰船着降跑道图像和红外合作靶标的图像坐标信息，采用机载惯导测量舰载机的姿态、速度、加速度、角速度等信息，采用舰载跟踪雷达测量舰载机和舰船的相对位置，采用舰载惯导测量舰船的横摇、纵摇、沉浮运动，跟踪雷达和舰载惯导的测量信息通过数据链上传给舰载机，该组合着舰导引系统将机载光电探测系统、机载惯导系统和舰载雷达的测量信息通过联邦滤波进行融合处理，提供准确而全面的着舰导引信息，可提供给飞行员或自动驾驶仪用于舰载机的控制。本发明有利于提高着舰导引精度，减小飞行员负担，提高着舰自动化能力，从而提高着舰的成功率。

技术领域

本发明涉及舰载机着舰导引的技术领域，具体涉及一种光电/雷达/惯性组合的舰载机着舰导引方法，用于舰载机精密进近着舰阶段的导引，以提高着舰成功率。

背景技术

着舰是高速舰载机上舰的重大技术关键，可靠的着舰导引系统能确保舰载机在复杂气象和恶劣海情条件下的顺利着舰，对舰载机飞行安全有重大影响。

传统可视光学助降着舰方式要求飞行员靠目测菲涅尔镜引导着舰，飞行员通过观察菲涅尔镜来判断着舰时的方位和角度，纠正下滑偏差，完成着舰过程。但是传统着舰方式很难实现全天候着舰，现代战争要求高速舰载机对复杂气象和恶劣海情有更强的适应能力，对复杂电磁环境有更强的抗干扰能力，对着舰过程有更强的自动导引能力。近年来，光电探测技术和惯性导航技术在着舰导引领域中不断地发展与应用，光电探测技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、可与计算机交连等特点，并可形成对甲板的探测图像，相较于目视着舰来说优势明显；机载惯导提供的航向/姿态和侧向/法向速度也对提高飞控系统在着舰期间的快速性和稳定性具有特别重要的意义。这些都为自动精确着舰导引系统的研发提供了新的技术基础。

光电/雷达/惯性组合着舰导引技术将现有基于可视光学助降系统的着舰导引信息人工判读方式升级为自动导引方式，可在夜间、恶劣气象和高等级海情条件下，实时提供舰机的相对位置、速度、姿态、甲板运动信息等多种着舰导引信息。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种光电/雷达/惯性组合的舰载机着舰导引方法，将机载光电探测系统、机载惯导系统和舰载雷达的测量信息采用联邦滤波进行融合处理，提供准确而全面的着舰导引信息，且容错性能高。本发明有利于提高着舰的安全性及成功率。

本发明采用的技术方案为：一种光电/雷达/惯性组合的舰载机着舰导引方法，具体步骤如下：

步骤一、通过机载惯导系统获得舰载机的姿态、速度、加速度和角速度，同时由于惯导更新率最高，因此将惯导时间作为同步基准和联邦滤波中的主滤波器时间更新基准；

步骤二、采用机载光电成像系统实时获取舰船着降跑道图像，通过图像处理获得各个合作靶标中心对应的图像坐标信息，并输入光电/惯性组合子滤波器进行滤波；

步骤三、通过数据链路接收来自舰船的信息，获得由舰载雷达测量的舰载机相对于理想着舰点的位置以及由舰载惯导得到的舰船的运动信息，并输入雷达/惯性组合子滤波器进行滤波；

步骤四、采用联邦滤波的方法将光电、雷达、惯性三种更新率不同的信息进行融合，输出更加精确的舰载机与理想着舰点的相对位置、舰载机姿态和舰船运动情况，用于计算预计着舰时刻理想着舰点的位置和舰载机相对于理想下滑线的偏差，并将信息提供给驾驶员或自驾仪用于飞机的控制。

其中，步骤一中所述的主滤波器选择舰载机在跑道参考坐标系下的位置、速度、加速度，舰载机的俯仰角、横滚角、相对偏航角及对应的角速度，舰船运动的纵摇、横摇、沉浮及对应的角速度构成滤波器的状态量，其中，线运动的状态变量采用非零均值时间相关模型作为“当前”统计模型，飞机机动加速的“当前”概率密度可用均值为“当前”加速度预测值的函数分布进行描述；舰船运动的规律为多个正弦的叠加，通过舰载惯导测量的舰船运动信息得到对着舰点影响最大的正弦周期，将其它正弦周期看作系统噪声，并以此来构建关于舰船运动状态量的状态方程。