本發(fā)明涉及一種航空武器對(duì)地實(shí)彈打擊訓(xùn)練環(huán)境無人化構(gòu)建系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、部署和調(diào)節(jié)，部署過程相對(duì)繁瑣，需要耗費(fèi)大量的人員保障力量，并且存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。地面靶標(biāo)的構(gòu)設(shè)基本靠保障人員進(jìn)入落彈區(qū)，操作工具設(shè)置；落點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備存在部件之間位置精度要求高，且部署后無法移動(dòng)，存在射擊方向固化，且適用環(huán)境、啞彈檢測(cè)等方面也存在一定的缺陷，以及沒有配套的可視化成績分析評(píng)估系統(tǒng)。
2、目前關(guān)于航空機(jī)載武器對(duì)地實(shí)彈射擊檢靶方面的實(shí)現(xiàn)方式如下：
3、在《一種凝視雷達(dá)測(cè)量下降段彈道方法》發(fā)明專利中，采用s波段線性調(diào)頻連續(xù)波體制，1個(gè)發(fā)射天線、1個(gè)接收天線陣列，發(fā)射天線位于接收天線陣列上方，且接收天線為田字形2×2面陣，可手動(dòng)進(jìn)行方位調(diào)整和俯仰調(diào)整，利用動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)mtd對(duì)彈頭目標(biāo)檢測(cè)，獲取彈頭的距離和速度，并融合自身傳感器獲取的雷達(dá)姿態(tài)信息，估計(jì)彈頭下降段彈道參數(shù)，使用軌跡外推算法計(jì)算得到彈頭落點(diǎn)。
4、該專利中，探測(cè)位置和探測(cè)區(qū)域的部署方式需要人工操作、調(diào)節(jié)，不具備無人自主運(yùn)行功能。
5、在《機(jī)載火炮對(duì)地攻擊訓(xùn)練彈著點(diǎn)大范圍探測(cè)激光靶》文章中，基于高重頻脈沖激光測(cè)距原理的彈著點(diǎn)探測(cè)定位靶，幾個(gè)激光靶面按照一定幾何關(guān)系配置在地靶上方適當(dāng)位置，在彈丸穿過激光靶面時(shí)進(jìn)行探測(cè)定位，從而解析出彈丸末端彈道以及在地靶上的彈著點(diǎn)位置。
6、在該文章中，需要人工布設(shè)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)過程中受強(qiáng)光影像比較大，實(shí)彈射擊方向比較固化。
7、綜上所述，具備訓(xùn)練場(chǎng)景無人化布設(shè)、自主選擇最優(yōu)探測(cè)位置和探測(cè)空域、彈落點(diǎn)高精度檢測(cè)的航空兵對(duì)地實(shí)彈射擊環(huán)境還沒有相關(guān)產(chǎn)品涉及。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航空武器對(duì)地實(shí)彈打擊訓(xùn)練環(huán)境無人化構(gòu)建系統(tǒng)，包括目標(biāo)設(shè)置設(shè)備、微波探測(cè)設(shè)備、塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)、北斗差分基準(zhǔn)站和無線通信網(wǎng)絡(luò)；
2、所述目標(biāo)設(shè)置設(shè)備用于在地靶場(chǎng)設(shè)計(jì)不同形狀的靶型，所述目標(biāo)設(shè)置設(shè)備經(jīng)塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)指令控制，自動(dòng)運(yùn)動(dòng)至實(shí)彈射擊區(qū)地面靶標(biāo)靶心位置，繪制不同形狀的地面靶標(biāo)，并通過監(jiān)視設(shè)備遠(yuǎn)程觀測(cè)；
3、所述微波探測(cè)設(shè)備用于航空武器對(duì)地面靶標(biāo)實(shí)彈射擊的彈落點(diǎn)檢測(cè)，所述微波探測(cè)設(shè)備自動(dòng)機(jī)動(dòng)至探測(cè)位置，并調(diào)節(jié)探測(cè)空域，實(shí)時(shí)跟蹤彈丸末段飛行軌跡，精確解算落彈點(diǎn)位置；
4、所述塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)供組訓(xùn)者在地靶場(chǎng)地圖中預(yù)先編輯地面靶型，生成目標(biāo)設(shè)置設(shè)備的繪制路徑；塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)解算出最優(yōu)探測(cè)位置和探測(cè)空域，生成微波探測(cè)設(shè)備的機(jī)動(dòng)路線和探測(cè)方向；塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)參訓(xùn)者的射擊成績，并按照分組、分類顯示；
5、所述北斗差分基準(zhǔn)站與無線通信網(wǎng)絡(luò)連接，為微波探測(cè)設(shè)備和目標(biāo)設(shè)置設(shè)備提供位置修正數(shù)據(jù)；
6、所述無線通信網(wǎng)絡(luò)用于提供目標(biāo)設(shè)置設(shè)備和微波探測(cè)設(shè)備與塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通聯(lián)。
7、所述系統(tǒng)通過如下步驟完成訓(xùn)練環(huán)境無人化構(gòu)建：
8、步驟1，訓(xùn)練任務(wù)下達(dá)后，塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)加載靶場(chǎng)高精度地圖，組訓(xùn)者通過目標(biāo)設(shè)置設(shè)備在地圖上預(yù)先編輯地面靶標(biāo)形狀和位置，自動(dòng)提取靶標(biāo)外形輪廓，然后目標(biāo)設(shè)置設(shè)備繪制地面靶標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡；
9、步驟2，所述塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)下達(dá)控制指令，目標(biāo)設(shè)置設(shè)備自動(dòng)運(yùn)動(dòng)至落彈區(qū)地面靶標(biāo)靶心位置，完成地面靶標(biāo)繪制；
10、步驟3，依據(jù)每輪射擊課目的攻擊方向和俯沖角度，塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)解算出最優(yōu)探測(cè)位置和探測(cè)空域，驅(qū)動(dòng)微波探測(cè)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)動(dòng)至到探測(cè)位置并調(diào)節(jié)俯仰和方位探測(cè)角度；
11、步驟4，微波探測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)采集單發(fā)或兩發(fā)以上彈丸的末段飛行數(shù)據(jù)，經(jīng)解算，實(shí)時(shí)回傳落彈點(diǎn)位置給塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)；
12、步驟5，塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示落彈點(diǎn)位置，按照課目、編制分類顯示；
13、步驟6，根據(jù)射擊課目的變化，重復(fù)步驟2～步驟5。
14、步驟3包括：所述最優(yōu)探測(cè)位置在實(shí)彈射擊方向與地面的垂直面上，結(jié)合地面靶標(biāo)位置和最大探測(cè)距離，確定微波探測(cè)設(shè)備的最優(yōu)探測(cè)位置。
15、步驟4包括：采用多模型融合落點(diǎn)檢靶算法，根據(jù)彈丸飛行軌跡上采集點(diǎn)的數(shù)量，分別選擇拋物線近似外推法、最小二乘擬合外推法和非線性濾波法來描述和匹配彈丸的實(shí)際飛行狀態(tài)，賦予不同的權(quán)值系數(shù)，不斷迭代，得到兩個(gè)以上落點(diǎn)位置坐標(biāo)，將以上落點(diǎn)位置坐標(biāo)乘以權(quán)值系數(shù)后加權(quán)平均，得到落彈點(diǎn)位置。
16、步驟4中，用n表示微波采樣點(diǎn)數(shù)量，非線性濾波落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果為rf，rf對(duì)應(yīng)權(quán)值為wf；而拋物線兩點(diǎn)彈道外推和最小二乘擬合的落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果為rz，rz對(duì)應(yīng)權(quán)值為wz，則最終的落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果r為：
17、r＝rfwf+rzwz
18、通過對(duì)預(yù)檢靶結(jié)果的加權(quán)平均處理，減小非線性濾波在微波采樣數(shù)據(jù)較少時(shí)的預(yù)測(cè)偏差,提髙落點(diǎn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，微波探測(cè)設(shè)備跟蹤彈丸的起始階段,濾波算法預(yù)測(cè)落點(diǎn)的誤差較大,因此，wf取值較?。欢S著微波采樣點(diǎn)的增多,濾波算法落點(diǎn)預(yù)測(cè)的誤差逐步收斂，越來越小，則wf逐漸增大，權(quán)值設(shè)定方法如下：
19、
20、其中，結(jié)合彈丸目標(biāo)及地靶場(chǎng)環(huán)境確定中間參數(shù)a、b。
21、所述微波探測(cè)陣面采用寬發(fā)窄收的方式，陣面包括1副發(fā)射天線和1副l型接收陣列，接收陣列采用l型構(gòu)型，接收通道數(shù)為m+n-1個(gè)，結(jié)合波束寬度和掃描范圍確定中間參數(shù)m和n的值；發(fā)射天線按照空間隔離，位于接收天線的斜對(duì)角位置。
22、本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序或指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序或指令被運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)步驟1～步驟6的方法。
23、本發(fā)明通過寬發(fā)窄受，一發(fā)m+n-1收，l型接收陣面，采用多模型融合算法進(jìn)行實(shí)時(shí)精確解算，探測(cè)設(shè)備具備無人化部署，能夠自主選擇最優(yōu)探測(cè)位置和探測(cè)空域。
24、有益效果：地靶場(chǎng)配置本發(fā)明系統(tǒng)，在進(jìn)行機(jī)載武器空對(duì)地實(shí)彈射擊訓(xùn)練任務(wù)時(shí)，地面靶標(biāo)采取無人化部署，降低人員進(jìn)入落彈區(qū)的概率，有效減少保障工作量，消除人員進(jìn)入落彈區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。成績感知設(shè)備進(jìn)行高度集成，自主調(diào)整探測(cè)區(qū)域，滿足多彈種多彈徑全角度實(shí)彈射擊，高精度探測(cè)彈落點(diǎn)位置，有效消除啞彈危害，較好地解決安裝撤收方便性、探測(cè)統(tǒng)計(jì)成績客觀性，保障工作的安全性。
1.一種航空武器對(duì)地實(shí)彈打擊訓(xùn)練環(huán)境無人化構(gòu)建系統(tǒng)，其特征在于，包括目標(biāo)設(shè)置設(shè)備、微波探測(cè)設(shè)備、塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)、北斗差分基準(zhǔn)站和無線通信網(wǎng)絡(luò)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)供組訓(xùn)者在地靶場(chǎng)地圖中預(yù)先編輯地面靶型，生成目標(biāo)設(shè)置設(shè)備的繪制路徑；塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)解算出最優(yōu)探測(cè)位置和探測(cè)空域，生成微波探測(cè)設(shè)備的機(jī)動(dòng)路線和探測(cè)方向；塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)參訓(xùn)者的射擊成績，并按照分組、分類顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述北斗差分基準(zhǔn)站與無線通信網(wǎng)絡(luò)連接，為微波探測(cè)設(shè)備和目標(biāo)設(shè)置設(shè)備提供位置修正數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)用于提供目標(biāo)設(shè)置設(shè)備和微波探測(cè)設(shè)備與塔臺(tái)控制分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)通過如下步驟完成訓(xùn)練環(huán)境無人化構(gòu)建：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟3包括：所述最優(yōu)探測(cè)位置在實(shí)彈射擊方向與地面的垂直面上，結(jié)合地面靶標(biāo)位置和最大探測(cè)距離，確定微波探測(cè)設(shè)備的最優(yōu)探測(cè)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟4包括：采用多模型融合落點(diǎn)檢靶算法，根據(jù)彈丸飛行軌跡上采集點(diǎn)的數(shù)量，分別選擇拋物線近似外推法、最小二乘擬合外推法和非線性濾波法來描述和匹配彈丸的實(shí)際飛行狀態(tài)，賦予不同的權(quán)值系數(shù)，不斷迭代，得到兩個(gè)以上落點(diǎn)位置坐標(biāo)，將以上落點(diǎn)位置坐標(biāo)乘以權(quán)值系數(shù)后加權(quán)平均，得到落彈點(diǎn)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，步驟4中，用n表示微波采樣點(diǎn)數(shù)量，非線性濾波落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果為rf，rf對(duì)應(yīng)權(quán)值為wf；而拋物線兩點(diǎn)彈道外推和最小二乘擬合的落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果為rz，rz對(duì)應(yīng)權(quán)值為wz，則最終的落點(diǎn)預(yù)檢靶結(jié)果r為：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微波探測(cè)陣面采用寬發(fā)窄收的方式，陣面包括1副發(fā)射天線和1副l型接收陣列，接收陣列采用l型構(gòu)型，接收通道數(shù)為m+n-1個(gè)，結(jié)合波束寬度和掃描范圍確定中間參數(shù)m和n的值；發(fā)射天線按照空間隔離，位于接收天線的斜對(duì)角位置。
10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序或指令，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序或指令被運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求5中步驟1～步驟6的方法。