一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法与流程

本发明涉及一种救援器材投送方法，特别是一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法。

背景技术：

救援器材到达救援现场对侦测现场情况、投送救援器材、协助受困人员尽快逃离受困现场具有重要意义。现阶段，救援器材投送方法步骤为：采用目测的瞄准方式，调整投送装置的初始角度；采用压缩气体作为发射动力，抛射绳索或救生衣等救援器材；救援器材落地，投送任务完成。上述工作步骤主要问题在于目测瞄准精度较低、缺少抛射弹道的精确规划、抛射动力不足导致投送距离较近等。针对自然灾害等出现的受困人员处于孤立无缘的危险环境情况，缺少高效准确的救援器材投送方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法，解决投送距离近、投送精度差的问题。

一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法的具体步骤为：

第一步搭建远距离高精度投弹式救援器材投送系统

远距离高精度投弹式救援器材投送系统，包括：探测设备、发射转塔、发控设备、指控设备、供配电设备和运载器。

救援器材安置在运载器中。供配电设备的供电输出端分别与发射转塔、发控设备、探测设备和指控设备的供电输入端连接，发控设备的供电输出端与运载器的供电输入端连接。发控设备分别与发射转塔、指控设备、探测设备和运载器通过通信总线双向连接，指控设备与探测设备通过通信总线双向连接。

第三步测量目标位置

供配电设备给远距离高精度投弹式救援器材投送系统供电，远距离高精度投弹式救援器材投送系统加电后，进行自检，自检完成后具备救援器材投送条件。

指控设备控制探测设备对目标投送区域进行搜索，发现目标后，指控设备锁定目标，探测设备将目标的距离、角度位置信息实时发送给发控设备。

发控设备依据目标的测量数据，完成目标位置解算：

X_目＝S_目×cosα_目×cosβ_目 (1)

Y_目＝S_目×sinα_目 (2)

Z_目＝S_目×cosα_目×sinβ_目 (3)

其中，X_目为目标沿发射转塔中心前向距离；Y_目为目标距离发射转塔中心的高度差；Z_目为目标沿发射转塔中心侧向距离；S_目为目标斜距；α_目为目标俯仰角。β_目为目标方位角。

第四步规划运载器飞行路线

发控设备依据目标前向距离X_目、目标高度Y_目和侧向距离Z_目作为运载器飞行弹道终点，对运载器弹道进行规划。运载器飞行弹道由刚体弹道和减速伞弹道两部分构成。

刚体弹道如下：

其中，t表示飞行时间，m为运载器质量，V为运载器质心相对于地面的速度，F_X、F_Y、F_Z表示运载器产生的气动力沿运载器X、Y、Z方向的分量，g为重力加速度，θ、ψ_v分别表示弹道倾角、弹道偏角，J_y、J_z分别表示运载器绕自身y轴、z轴的转动惯量，ω_y、ω_z分别表示偏航角速度、俯仰角速度，M_y、M_z分别表示弹体产生的偏航力矩、俯仰力矩，x、y、z表示运载器质心位置坐标，ψ、γ分别表示俯仰角、偏航角、滚转角，p表示大气压强，R_d为干空气气体常数，τ为虚温。

通过公式(4)确定任意飞行时刻t时，运载器的空间位置。对减速伞开伞时刻t_伞，确定运载器X、Y、Z方向的位置X_伞、Y_伞、Z_伞，并将此时运载器各状态参数作为减速伞弹道初始值。

运载器开减速伞后弹道如下：

其中，F_ExT、F_EyT、F_EzT是减速伞对弹体产生的气动力运载器X、Y、Z方向的分量，M_Ey、M_Ez分别表示减速伞对弹体产生的偏航力矩、俯仰力矩。

通过公式(5)确定任意飞行时刻t时，运载器的空间位置。当运载器位置X_运＝X_目时，进行以下判断：

其中ε为预定外弹道迭代误差。X_运为运载器的前向距离。

当满足公式(6)时，运载器弹道解算完成，得到θ_运、ψ_v运作为发射转塔发射俯仰角和发射方位角。

发控设备将发射俯仰角θ_运、发射方位角ψ_v运发送给发射转塔。发射转塔调转到位。

第五步发射运载器

指控设备下达发射指令，发控设备输出点火信号，运载器点火发射。

第六步运载器自动释放救援器材

运载器按照预定的弹道飞行，飞行至目标位置后着陆，并通过延时开舱机构自动打开，释放出内部的救援器材，完成精确投送任务。

至此，完成远距离高精度投弹式救援器材投送。

本发明采用探测设备精确测量目标位置信息；同时，通过刚体弹道、减速伞弹道高精度规划运载器飞行路线，实现精确投送；采用投弹式运载器方式，显著提高投送距离。

附图说明

图1一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法所述的远距离高精度投弹式救援器材投送系统示意图。

1.运载器 2.发射转塔 3.发控设备 4.探测设备 5.供配电设备 6.指控设备

具体实施方式

一种远距离高精度投弹式救援器材投送方法，其具体步骤为：

第一步搭建远距离高精度投弹式救援器材投送系统

远距离高精度投弹式救援器材投送系统，包括：探测设备4、发射转塔2、发控设备3、指控设备6、供配电设备5和运载器1。

救援器材安置在运载器1中。供配电设备5的供电输出端分别与发射转塔2、发控设备3、探测设备4和指控设备6的供电输入端连接，发控设备3的供电输出端与运载器1的供电输入端连接。发控设备3分别与发射转塔2、指控设备6、探测设备4和运载器1通过通信总线双向连接，指控设备6与探测设备4通过通信总线双向连接。

第三步测量目标位置

供配电设备5给远距离高精度投弹式救援器材投送系统供电，远距离高精度投弹式救援器材投送系统加电后，进行自检，自检完成后具备救援器材投送条件。

指控设备6控制探测设备4对目标投送区域进行搜索，发现目标后，指控设备6锁定目标，探测设备4将目标的距离、角度位置信息实时发送给发控设备3。

发控设备3依据目标的测量数据，完成目标位置解算：

X_目＝S_目×cosα_目×cosβ_目 (1)

Y_目＝S_目×sinα_目 (2)

Z_目＝S_目×cosα_目×sinβ_目 (3)

其中，X_目为目标沿发射转塔2中心前向距离；Y_目为目标距离发射转塔2中心的高度差；Z_目为目标沿发射转塔2中心侧向距离；S_目为目标斜距；α_目为目标俯仰角。β_目为目标方位角。

第四步规划运载器1飞行路线

发控设备3依据目标前向距离X_目、目标高度Y_目和侧向距离Z_目作为运载器1飞行弹道终点，对运载器1弹道进行规划。运载器1飞行弹道由刚体弹道和减速伞弹道两部分构成。

刚体弹道如下：

其中，t表示飞行时间，m为运载器1质量，V为运载器1质心相对于地面的速度，F_X、F_Y、F_Z表示运载器1产生的气动力沿运载器1X、Y、Z方向的分量，g为重力加速度，θ、ψ_v分别表示弹道倾角、弹道偏角，J_y、J_z分别表示运载器1绕自身y轴、z轴的转动惯量，ω_y、ω_z分别表示偏航角速度、俯仰角速度，M_y、M_z分别表示弹体产生的偏航力矩、俯仰力矩，x、y、z表示运载器1质心位置坐标，ψ、γ分别表示俯仰角、偏航角、滚转角，p表示大气压强，R_d为干空气气体常数，τ为虚温。

通过公式(4)确定任意飞行时刻t时，运载器1的空间位置。对减速伞开伞时刻t_伞，确定运载器1X、Y、Z方向的位置X_伞、Y_伞、Z_伞，并将此时运载器1各状态参数作为减速伞弹道初始值。

运载器1开减速伞后弹道如下：

其中，F_ExT、F_EyT、F_EzT是减速伞对弹体产生的气动力运载器1X、Y、Z方向的分量，M_Ey、M_Ez分别表示减速伞对弹体产生的偏航力矩、俯仰力矩。

通过公式(5)确定任意飞行时刻t时，运载器1的空间位置。当运载器1位置X_运＝X_目时，进行以下判断：

其中ε为预定外弹道迭代误差。X_运为运载器1的前向距离。

当满足公式(6)时，运载器1弹道解算完成，得到θ_运、ψ_v运作为发射转塔2发射俯仰角和发射方位角。

发控设备3将发射俯仰角θ_运、发射方位角ψ_v运发送给发射转塔2。发射转塔2调转到位。

第五步发射运载器1

指控设备6下达发射指令，发控设备3输出点火信号，运载器1点火发射。

第六步运载器1自动释放救援器材

运载器1按照预定的弹道飞行，飞行至目标位置后着陆，并通过延时开舱机构自动打开，释放出内部的救援器材，完成精确投送任务。

至此，完成远距离高精度投弹式救援器材投送。