无人靶机随舰航路规划方法及无人靶机随舰飞行控制方法与流程

本发明涉及无人靶机航路规划技术领域，尤其涉及一种无人靶机航路随舰船移动的快速规划方法以及无人靶机随舰船飞行的控制方法。

背景技术：

无人机航路规划是指在特定的条件下，寻找从起始点到目标点并满足无人机性能指标的最优或可行的航路。其问题本质是在任务要求、导航、安全性等多约束条件下，多目标函数求极值的优化问题。所常用的规划建模方法有图形环境、栅格环境和威胁模型，常用算法有动态规划法、导数相关法、最优控制法、启发式寻优搜索、遗传算法、蚁群算法、蜂群算法等。

目前的防空训练和演戏中，无人靶机航路规划的方案通常是以无人靶机起飞点为原点，在无人靶机的地面站软件地图中，以经度、纬度、高度数据设定多个固定的航路点及序号。无人靶机的地面站软件将原点和航路点信息发送给无人靶机的飞行控制器后，无人靶机按照设定的航路点飞行。然而，在海军的防空训练和演习中，由于舰船的移动，这种固定的航路规划方法无法适应训练和演习要求。飞行操纵手需要根据舰船的移动修改航路并与无人机交互，增加了操纵手的操作负担，而且人工修改的航路数据也不够准确。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种无人靶机随舰航路规划方法，能够根据舰船位置和方向变化对无人靶机的飞行航路进行快速调整，减少操作人员负担，保证训练和演习效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

无人靶机随舰航路规划方法，包括以下步骤：

a、在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路；

b、当舰船移动到训练位置后，无人靶机的地面站实时获取舰船的当前位置和当前方向，并且根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路。

所述的步骤b中，当训练或演习科目要求调整航路捷径或航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径要求，对无人靶机的随舰航路进行平移，根据航路偏转角度要求，对无人靶机的随舰航路进行旋转。

本发明的目的之二在于提供一种无人靶机随舰飞行控制方法，能够在舰船移动到训练位置后，使无人靶机按照根据舰船位置和方向变化调整后的航路飞行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

无人靶机随舰飞行控制方法，包括以下步骤：

a、在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路，无人靶机按照初始航路飞行；

b、当舰船移动到训练位置后，无人靶机的地面站实时获取舰船的当前位置和当前方向，并且根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路；

c、无人靶机的地面站通过测控通信向无人靶机发送随舰航路信息，无人靶机按照随舰航路飞行。

所述的步骤b中，当训练或演习科目要求调整航路捷径或航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径要求，对无人靶机的随舰航路进行平移，根据航路偏转角度要求，对无人靶机的随舰航路进行旋转。

本发明的目的之三在于提供一种无人靶机随舰飞行控制方法，当舰船在演习过程中移动时，能够根据舰船位置和方向变化实时调整飞行航路，并通过与无人靶机通信，实现无人靶机实时跟随航路飞行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

无人靶机随舰飞行控制方法，包括以下步骤：

a、在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路，无人靶机按照初始航路飞行；

b、在舰船移动的过程中，无人靶机的地面站根据设定频率实时获取舰船的当前位置和当前方向，同时根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路；

c、无人靶机的航路信息包含航路点序号和航路点坐标，无人靶机在飞行过程中，通过测控通信向无人靶机的地面站实时发送将要飞往的航路点序号，无人靶机的地面站根据该序号将无人靶机飞过的上一个航路点和飞往的下一个航路点在随舰航路上对应的坐标发送给无人靶机；

d、无人靶机根据更新后的上一个航路点坐标和下一个航路点坐标实时调整飞行轨迹，实现跟随舰船飞行；

e、当舰船停止移动时，无人靶机按照最后更新的航路点飞行，当舰船继续移动时，返回步骤b。

所述的步骤b中，当训练或演习科目要求调整航路捷径或航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径要求，对无人靶机的随舰航路进行平移，根据航路偏转角度要求，对无人靶机的随舰航路进行旋转。

本发明提供的自动航路规划功能，能够根据舰船位置的变化和训练科目的变化快速调整无人靶机飞行航路，适应海军舰炮训练操作的特点要求，极大减少飞行操作手的航路规划操作；

本发明通过航路自动随舰和实时测控通信，实现无人靶机在舰船移动过程中按预定航路飞行，满足了海军舰炮训练的需求。

附图说明

图1为实施例一中初始航路的线路图；

图2为实施例一中根据舰船位置和方向变化调整所得随舰航路的线路图；

图3为实施例一中根据航路捷径和偏转角度要求调整所得随舰航路的线路图；

图4为实施例二中舰船移动的线路图；

图5为实施例二中初始航路的线路图；

图6为实施例二中7分钟后无人靶机飞行的线路图；

图7为实施例二中12分钟后无人靶机飞行的线路图。

具体实施方式

本发明公开了一种无人靶机随舰航路规划方法，包括以下步骤：

a、在训练和演习之前，在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路。

b、训练和演习开始后，当舰船移动到训练位置后，无人靶机的地面站实时获取舰船的当前位置和当前方向，并且根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路。

具体的，根据舰船的位置变化，即根据舰船初始位置的经纬度和训练位置的经纬度变化，对初始航路整体作相同距离的平移，根据舰船的方向变化，即根据舰船初始位置的行驶方向和训练位置的行驶方向变化，对初始航路整体作相同角度的旋转，从而实现航路在舰船附近的快速规划。

当训练或演习科目要求调整航路捷径或航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径要求，对无人靶机的随舰航路进行平移，根据航路偏转角度要求，对无人靶机的随舰航路进行旋转，实现航路快速规划。

本发明还公开了一种无人靶机随舰飞行控制方法，适用于舰船移动到固定位置后进行打靶训练，包括以下步骤：

a、在训练和演习之前，在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路，无人靶机的地面站首先加载保存无人靶机的初始航路，并向无人靶机的飞行控制器发送初始航路信息，使无人靶机按照初始航路飞行。

b、训练和演习过程中，当舰船移动到训练位置后，无人靶机的地面站实时获取舰船的当前位置和当前方向，并且根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路，实现无人靶机航路在舰船附近的快速规划。

c、无人靶机的地面站通过测控通信向无人靶机的飞行控制器发送随舰航路信息，无人靶机按照飞行控制器中存储的随舰航路信息飞行。

当训练或演习科目要求调整航路捷径和航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径和偏转角度参数，按照上述方法对无人靶机的当前航路进行平移和旋转，实现航路快速规划。

本发明还公开了一种无人靶机随舰飞行控制方法，适用于舰船在移动过程中进行打靶训练，包括以下步骤：

a、在无人靶机的地面站标记舰船的初始位置和初始方向，并且根据航路捷径和航路偏转角度要求，规划无人靶机的初始航路，无人靶机的地面站向无人靶机的飞行控制器发送初始航路信息，无人靶机按照初始航路飞行。

b、在舰船移动的过程中，无人靶机的地面站根据设定频率实时获取舰船的当前位置和当前方向，同时根据舰船的位置变化对初始航路进行平移，根据舰船的方向变化对初始航路进行旋转，获得无人靶机的随舰航路。

c、无人靶机的航路信息包含航路点序号和航路点坐标，无人靶机在飞行过程中，通过测控通信向无人靶机的地面站实时发送将要飞往的航路点序号，无人靶机的地面站根据该序号将无人靶机飞过的上一个航路点和飞往的下一个航路点在随舰航路上对应的坐标发送给无人靶机。

d、无人靶机根据更新后的上一个航路点坐标和下一个航路点坐标实时调整飞行轨迹，实现跟随舰船飞行。

e、当舰船停止移动时，无人靶机按照最后更新的航路点飞行，当舰船继续移动时，返回步骤b。

当训练或演习科目要求调整航路捷径或航路偏转角度时，无人靶机的地面站根据航路捷径要求，对无人靶机的随舰航路进行平移，根据航路偏转角度要求，对无人靶机的随舰航路进行旋转。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得其他所有实施例，都在本发明的保护范围之内。

实施例一

（1）在无人靶机地面站的电子地图上设定初始原点并规划初始航路，要求航路捷径距离为1000m，航路偏转角度为0°。

初始原点坐标为北纬34.590°，东经113.717°，初始航路的四个航路点坐标依次为1点坐标：北纬34.603度，东经113.728度，2点坐标：北纬34.603度，东经113.742度，3点坐标：北纬34.573度，东经113.742度，4点坐标：北纬34.573度，东经113.728度，如图1所示。

（2）无人靶机的地面站随舰船移动到训练位置，坐标为北纬34.952度，东经113.571度，指向为北偏东15度。

（3）根据舰船的位置变化和指向变化对初始航路进行平移和旋转，得到随舰航路的航路点坐标依次为1点坐标：北纬34.963度，东经113.586度，2点坐标：北纬34.959度，东经113.600度，3点坐标：北纬34.931度，东经113.590度，4点坐标：北纬34.934度，东经113.577度，如图2所示。

（4）根据演习需要调整航路捷径距离为600m，航路偏转角度为15°，随舰航路根据上述参数进行平移和旋转，新的航路点坐标依次为1点坐标：北纬34.961度，东经113.585度，2点坐标：北纬34.955度，东经113.597度，3点坐标：北纬34.929度，东经113.579度，4点坐标：北纬34.935度，东经113.567度，如图3所示。

实施例二

下面结合具体实施例对本发明所述的无人靶机随舰飞行控制方法作详细说明。

随舰过程中，仿真舰船按照图4中所示的8个坐标点循环移动，速度为7.78节，8个点坐标依次为1点坐标：北纬34.960度，东经113.575度，2点坐标：北纬34.960度，东经113.550度，3点坐标：北纬34.950度，东经113.540度，4点坐标：34.940度，113.540度，5点坐标：北纬34.930度，东经113.550度，6点坐标：北纬34.930度，东经113.575度，7点坐标：北纬34.940度，东经113.590度，8点坐标：北纬34.950度，东经113.575度。

（1）在无人靶机地面站的电子地图上设定初始原点并规划初始航路，初始原点坐标为北纬34.960度，东经113.560度，方向270度，四个航路点坐标依次为1点坐标：北纬34.970度，东经113.606度，2点坐标：北纬34.970度，东经113.659度，3点坐标：北纬34.996度，东经113.658度，4点坐标：34.997度，113.605度，如图5所示。

（2）经过6分钟后舰船的位置和方向数据实时更新，其位置坐标为北纬34.960度，东经113.556度，方向仍保持为270度。四个航路点随原点位置同步更新平移，坐标依次为1点坐标：北纬34.970度，东经113.590度，2点坐标：北纬34.970度，东经113.644度，3点坐标：北纬34.996度，东经113.643度，4点坐标：北纬34.997度，东经113.590度，如图6所示。

（3）在图6中根据无人靶机测控数据中的下一航路点编号4，结合当前飞机位置和航路点捕获情况，确定将3点坐标（无人靶机飞过的上一航路点）和4点坐标（无人靶机飞往的下一航路点）通过测控通信发送给无人靶机的飞行控制器。

（4）无人靶机根据实时更新的航路点坐标调整飞行轨迹，向更新后的4点坐标飞行，实现随舰航路飞行。

（5）经过13分钟后舰船的位置和方向数据实时更新，其位置坐标为北纬34.957度，东经113.547度，方向改为219.3度。四个航路点随原点位置同步更新旋转，坐标依次为1点坐标：北纬34.986度，东经113.551度，2点坐标：北纬35.020度，东经113.585度，3点坐标：北纬35.036度，东经113.560度，4点坐标：北纬35.004度，东经113.525度，如图7所示。

（6）在图7中根据无人靶机测控数据中的下一航路点编号2，结合当前飞机位置和航路点捕获情况，确定将1点坐标（无人靶机飞过的上一航路点）和2点坐标（无人靶机飞往的下一航路点）通过测控通信发送给无人靶机的飞行控制器。

（7）无人靶机根据实时更新的航路点坐标调整飞行轨迹，向更新后的2点坐标飞行，实现随舰航路飞行。

（8）当舰船不再移动时，航路原点和航路点坐标不再实时更新，无人靶机按照最后更新的航路点程控飞行。