一种基于相对卫星导航的对地精确打击设计方法与流程

[0001]
本发明涉及航空火力控制领域，尤其是作战飞机使用卫星制导炸弹基于相对卫星导航技术的对地精确打击设计方法。


背景技术：

[0002]
现役作战飞机使用精确打击武器对地实施攻击任务时，火力控制系统实现对地面目标的精确定位，通常采用提前获取情报或机载传感器实时探测技术方法。随着现代战役作战区域的扩大和态势复杂，依赖情报支持完成目标定位变得不现实，时间和成本都无法接受；使用机载传感器对目标进行精确定位，随着目标距离的增加，定位误差快速增加，无法满足精确打击的定位精度要求。
[0003]
使用卫星制导炸弹对地打击，无需激光照射，载机发射后即可脱离，能有效保证载机安全，且不受天气影响，适用多种作战环境，满足现在战争需求。使用卫星制导炸弹，需提前装订精确目标坐标，实施对面目标的精确打击，使用光电传感器进行目标定位，由于存在卫星定位误差和目标定位误差，不能实时产生足够精度的地理坐标，以满足卫星制导弹药对目标进行攻击的精度要求。设计一种基于相对卫星导航的对地精确打击设计方法，利用小型无人机或巡飞弹进行目标定位，可消除目标定位误差；同时卫星制导炸弹与小型无人机/巡飞弹共用卫星组合，卫星制导炸弹基于共视卫星进行导航瞄准攻击，可消除载机和武器卫星定位公共误差，实现卫星制导武器对地面目标的精确打击。


技术实现要素：

[0004]
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于相对卫星导航的对地精确打击设计方法，按作战飞机使用卫星制导炸弹实施对地目标打击的各个阶段，设计武器精确打击方法，有效提升火控系统打击精度，支持全天候攻击，有效保障作战飞机安全，降低任务成本和任务时间。
[0005]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤为：
[0006]
步骤1：确定参战单元及能力需求：
[0007]
作战任务飞机：挂载卫星制导炸弹，具备数据链，能够接收小型无人机或巡飞弹的回传图像和位置信息；
[0008]
小型无人机/巡飞弹：具备数据链和电视导引头，能够基于图像识别或链路操控指令执行飞行任务；
[0009]
小型无人机/巡飞弹操作员：若小型无人机/巡飞弹为机上发射，操作员即机上飞行员，若小型无人机/巡飞弹为地面发射，操作员即地面引导员；
[0010]
步骤2：对地精确打击实施流程：
[0011]
步骤2.1：任务准备阶段：通过情报获取目标粗略位置信息，作战任务飞机到达指定任务区域，锁定跟踪卫星及星历加注，保证卫星制导炸弹和小型无人机/巡飞弹采用共视卫星；
[0012]
步骤2.2：目标侦察定位；
[0013]
星历加注成功后，作战任务飞机或地面任务区域附近的引导员发射小型无人机/巡飞弹，使小型无人机/巡飞弹在规定时间内进入防区内执行侦察定位任务，如果超出规定时间未进入防区，则重新进行星历加注；操作员控制无人机/巡飞弹飞临目标区域，无人机/巡飞弹通过数据链回传视频图像，操作员标定目标，无人机/巡飞弹朝标定目标位置撞击，并回传自身位置坐标，作战任务飞机获取撞击时刻无人机/巡飞弹的坐标，消除目标定位误差的精确目标位置信息，保证目标定位精度；
[0014]
步骤2.3：武器精确打击；
[0015]
作战任务飞机获取无人机/巡飞弹回传的目标位置信息后，作战任务飞机的火控系统为卫星制导炸弹装订目标坐标，完成武器发射，作战任务飞机发射后即可脱离，卫星制导炸弹基于共视卫星进行导航瞄准攻击，能够大幅降低卫星定位误差，有效保证对地打击精度。
[0016]
所述锁定跟踪卫星及星历加注的步骤为：
[0017]
作战任务飞机利用当前搜到的卫星的星历，推算在武器投放范围内、工作时间段内的共视卫星，为了保证定位精度，将共视卫星根据高度角进行筛选，挑选出高度角大于预设门限且具有均匀分布在作战区域上空的最佳几何分布的大于等于4颗的卫星组合，对卫星组合进行锁定；然后，作战任务飞机进入主动锁定工作模式，同时，向卫星制导炸弹和无人机/巡飞弹发送锁定后的卫星编号和卫星的星历；卫星制导炸弹和无人机/巡飞弹将接收成功的卫星的编号回复给作战任务飞机，作战任务飞机确认所有锁定的卫星号和卫星星历都接收成功，如果卫星号和星历不完全相同，再次发送缺失的卫星号和星历，直到全部卫星号和星历加注成功。
[0018]
本发明的有益效果在于：
[0019]
1、保证作战飞机安全：作战飞机可防区外发射卫星制导炸弹，发射后即脱离，无需近距离对目标进行探测定位和持续激光照射，有效保证飞机安全。
[0020]
2、降低任务成本：作战飞机与小型无人机或巡飞弹配合进行目标精确定位，无人机/巡飞弹成本低，作战飞机无需挂载高性能传感器设备，对飞机性能要求低，多种型号飞机平台均能满足任务需求，大大降低任务成本。
[0021]
3、减少任务时间：支持单次进入实施多目标攻击，提前通过多架小型无人机或巡飞弹实现目标位置侦察，获取高精度目标位置信息，任务飞机可单次进入完成对多目标的攻击任务，减少任务时间，提升攻击效能。
[0022]
4、该技术能够消除卫星定位误差中占比85％左右的系统误差，只剩15％的随机误差，大幅提高火控系统对地打击精度。
附图说明
[0023]
图1为本发明基于共视卫星的相对卫星导航技术示意图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0025]
按作战飞机使用卫星制导炸弹对地攻击的各个阶段，详细描述基于相对卫星导航
技术的目标精确打击方法：
[0026]
1.梳理攻击流程：根据任务需求，设计对地攻击参战单元、各单元性能和攻击流程；
[0027]
2.消除目标定位误差：设计作战飞机与小型无人机或巡飞弹配合进行目标侦察、定位方法，消除使用机载传感器探测带来的目标定位误差；
[0028]
3.消除卫星定位误差：设计武器与小型无人机/巡飞弹共用相同卫星组合，让武器导航系统的误差与无人机/巡飞弹的导航误差一致，消除卫星定位误差；
[0029]
4.消除卫星定位误差：为了减少武器导航瞄准攻击时的卫星定位误差，采用基于共视卫星的相对卫星导航技术，使卫星制导炸弹和无人机/巡飞弹在攻击过程中，观测同一组卫星，以确保武器和侦察平台之间的测量结果不会因所选卫星变化导致相对误差增加。
[0030]
实施例：
[0031]
步骤1：确定参战单元及能力需求：
[0032]
作战任务飞机：挂载卫星制导炸弹，具备数据链，能够接收小型无人机或巡飞弹的回传图像和位置信息；
[0033]
小型无人机/巡飞弹：具备数据链和电视导引头，能够基于图像识别或链路操控指令执行飞行任务；
[0034]
小型无人机/巡飞弹操作员：若小型无人机/巡飞弹为机上发射，操作员即机上飞行员，若小型无人机/巡飞弹为地面发射，操作员即地面引导员；
[0035]
步骤2：对地精确打击实施流程：
[0036]
步骤2.1：任务准备阶段：通过情报获取目标粗略位置信息，作战任务飞机到达指定任务区域，锁定跟踪卫星及星历加注，保证卫星制导炸弹和小型无人机/巡飞弹采用共视卫星，如图1所示。
[0037]
所述锁定跟踪卫星及星历加注方法为：
[0038]
作战任务飞机利用当前搜到的卫星的星历，推算在武器投放范围内、工作时间段内的共视卫星，为了保证定位精度，将共视卫星根据高度角进行筛选，挑选出高度角大于预设门限且具有均匀分布在作战区域上空的最佳几何分布的多颗(≥4)卫星组合，对卫星组合进行锁定；然后，作战任务飞机进入主动锁定工作模式，同时，向卫星制导炸弹和无人机/巡飞弹发送锁定后的卫星编号和卫星的星历；卫星制导炸弹和无人机/巡飞弹将接收成功的卫星的编号回复给作战任务飞机，作战任务飞机确认所有锁定的卫星号和卫星星历都接收成功，如果卫星号和星历不完全相同，再次发送缺失的卫星号和星历，直到全部卫星号和星历加注成功；
[0039]
步骤2.2：目标侦察定位；
[0040]
星历加注成功后，作战任务飞机或地面任务区域附近的引导员发射小型无人机/巡飞弹，使小型无人机/巡飞弹在规定时间内进入防区内执行侦察定位任务，如果超出规定时间未进入防区，则重新进行星历加注；操作员控制无人机/巡飞弹飞临目标区域，无人机/巡飞弹通过数据链回传视频图像，操作员标定目标，无人机/巡飞弹朝标定目标位置撞击，并回传自身位置坐标，作战任务飞机获取撞击时刻无人机/巡飞弹的坐标，消除目标定位误差的精确目标位置信息，保证目标定位精度；
[0041]
步骤2.3：武器精确打击；
[0042]
作战任务飞机获取无人机/巡飞弹回传的目标位置信息后，作战任务飞机的火控系统为卫星制导炸弹装订目标坐标，完成武器发射，作战任务飞机发射后即可脱离，卫星制导炸弹基于共视卫星进行导航瞄准攻击，能够大幅降低卫星定位误差，有效保证对地打击精度。