CN107878739B - 一种无人直升机控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机控制系统及其控制方法，其中，所述系统包括机载子系统(1)和地面子系统(2)，所述机载子系统(1)包括机载数据链终端(11)、稳瞄装置(12)、飞控模块(13)、武器模块(14)和机载任务管理器(15)，所述地面子系统(2)包括地面数据链终端(21)、稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)、武器操控席位(24)和地面任务管理器(25)。所述方法包括以下步骤：步骤1、利用稳瞄装置和稳瞄操控席位对目标进行搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位，步骤2、调整飞行区域使目标在导引头的探测范围之内，步骤3、利用武器模块和武器操控席位进行目标搜索及目标锁定，步骤4、进行目标打击，步骤5、进行战后评估。

Description

一种无人直升机控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及无人直升机，尤其涉及一种无人直升机控制系统及其控制方法。

背景技术

在现代战争中，打击一些稍纵即逝的机动目标和时敏目标是作战的关键。在现有技术中，可以携带武器且进行打击的较多为固定翼飞机，但是固定翼飞机不能悬停照射、不能悬停攻击、挂重低等缺点。

而针对于上述缺陷，采用无人直升机均能得到有效解决，因为无人直升机可以实现悬停照射和悬停攻击，并且，相对于有人直升机，无人直升机无人驾驶、人身安全性高，体积较小、不易被侦测，构造简单、性价比高。

但是，现有技术并没有公开可以挂载武器且察打一体的无人直升机。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种无人直升机控制系统及其控制方法，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种无人直升机控制系统，具体体现在以下方面：

(1)一种无人直升机控制系统，其中，所述系统包括机载子系统1和地面子系统2，其中，所述机载子系统1和地面子系统2分别包括机载数据链终端11和地面数据链终端21，所述机载数据链终端11和地面数据链终端21用于机载子系统1与地面子系统2之间的信息传输，其中，所述信息包括数据信息、图像信息和指令信息。

(2)根据上述(1)所述的系统，其中，所述机载子系统1还包括稳瞄装置12、飞控模块13、武器模块14和机载任务管理器15。

(3)根据上述(1)或(2)所述的系统，其中，所述稳瞄装置12包括图像记录仪121、可见光电视122、视频跟踪器123、红外热像仪124、激光测照器125、伺服控制器126和光电管理计算机127。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的系统，其中，

所述飞控模块13包括传感器子模块131、飞控计算机132和执行机构133；和/或

所述武器模块14包括机载挂架141、武器发射筒142和武器143，其中，在武器143上设置有导引头1431和弹载计算机1432。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的系统，其中，所述机载任务管理器15包括母板151、机载综合控制板152和武器发控板153；

优选地，在所述机载综合控制板152上设置有信息转发模块1521、数据提取与打包模块1522和指令分发模块1523；

更优选地，在所述武器发控板153上设置有上电控制模块1531和点火控制模块1532。

(6)根据上述(1)至(5)之一所述的系统，其中，所述地面子系统2还包括稳瞄操控席位22、飞控操控席位23、武器操控席位24和地面任务管理器25。

(7)根据上述(1)至(6)之一所述的系统，其中，所述地面任务管理器25包括地面综合控制板251，在地面综合控制板251上设置有数据分发模块2511和指令重组模块2512。

本发明另一方面提供一种无人直升机控制方法，具体体现在以下几个方面：

(8)一种无人直升机控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用稳瞄装置12和稳瞄操控席位24对目标进行搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位；

步骤2、调整飞行区域，使目标在导引头的探测范围之内；

步骤3、利用武器模块14和武器操控席位24进行目标搜索及目标锁定；

步骤4、进行目标打击。

附图说明

图1示出本发明所述无人直升机控制系统的结构示意图；

图2示出本发明所述机载子系统的结构示意图；

图3示出本发明所述地面子系统的结构示意图；

图4示出本发明所述无人直升机控制方法。

附图标号说明：

1-机载子系统；11-机载数据链终端；12-稳瞄装置；121-图像记录仪；122-可见光电视；123-视频跟踪器；124-红外热像仪；125-激光测照器；126-伺服控制器；127-光电管理计算机；13-飞控模块；131-传感器子模块；132-飞控计算机；133-执行机构；14-武器模块；141-机载挂架；142-武器发射筒；1421-机载武器；1431-导引头；1432-弹载计算机；15-机载任务管理器；151-母板；152-机载综合控制板；1521-信息转发模块；1522-数据提取与打包模块；1523-指令分发模块；153-武器发控板；1531-上电控制模块；1532-点火控制模块；2-地面子系统；21-地面数据链终端；22-稳瞄操控席位；23-飞控操控席位；24-武器操控席位；25-地面任务管理器；251-地面综合控制板；2511-数据分发模块；2512-指令重组模块。

具体实施方式

下面通过附图对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

本发明一方面提供了一种无人直升机控制系统，如图1所示，所述系统包括机载子系统1和地面子系统2，所述机载子系统1和地面子系统2分别包括机载数据链终端11和地面数据链终端21，其中，所述机载数据链终端11和地面数据链终端21用于机载子系统1与地面子系统2之间的信息传输。

其中，所述机载子系统1设置于无人直升机上，所述地面子系统2设置于地面上，其实际是机载子系统1的地面观察与控制站。在本发明中，采用机载数据链终端11和地面数据链终端21进行机载子系统1与地面子系统2之间的信息传输，所述机载数据链终端11和地面数据链终端21能够实现远距离传输，具体地，可实现100km以上的远距离信息传输，并且，传输过程稳定，保证了信息传输的及时性，并且其安全性好，其中，所述信息包括数据信息、指令信息和图像信息。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1所述，所述机载子系统1还包括稳瞄装置12、飞控模块13、武器模块14和机载任务管理器15。

其中，所述稳瞄装置12用于在地面子系统2的控制下对目标进行搜索、探测、识别、锁定、跟踪以及定位；所述飞控模块13用于控制无人直升机的飞行；所述武器模块14用于承载武器，并在接收地面子系统2发送的“点火”指令后进行武器的发射；所述机载任务管理器15用于接收稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14传输的数据信息以及武器模块14传输的图像信息，并进行信息处理，然后通过机载数据链终端11将处理后的信息发送到地面子系统2，同时，还用于接收地面子系统2发送的指令信息，并进行指令信息的分发，实现对稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14的控制。

在进一步优选的实施方式中，如图1所示，稳瞄装置12将检测到的数据信息通过机载任务管理器15传输给机载数据链终端11，将检测到的图形信息直接传输给机载数据链终端11；飞控模块13将检测到的数据信息通过机载任务管理器15传输给机载数据链终端11；武器模块14将检测到的数据信息和图像信息均通过机载任务管理器15传输给机载数据链终端11。

其中，稳瞄装置12传输的数据信息包括目标距离、方位角、高低角、图像记录仪状态(工作状态、传输状态、上电启动状态、等待确认状态、接口速率)、无人直升机姿态角(俯仰角、偏航角和滚转角)和无人直升机位置(经度、纬度和高度)；所述飞控模块13传输的数据信息包括时间信息、无人直升机的姿态角(俯仰角、偏航角和滚转角)、无人直升机的位置(经度、纬度和高度)、无人直升机的地速和无人直升机的速度方向；所述武器模块传输的数据信息为导弹的状态参数信息，具体是指是否在上电模式或点火模式。所述速度方向是指无人直升机的速度所在的方向，因为速度是矢量。

在本发明中，无人直升机起飞后，稳瞄装置12即刻进入工作状态，对目标进行搜索，并实时地将检测到的图像信息传输给地面子系统2，在地面子系统2的控制下对目标进行识别和锁定，锁定目标后，稳瞄装置12对目标进行跟踪，同时激光测距得到数据信息，并将所检测到的数据信息传输给地面子系统2，地面子系统2根据稳瞄装置12发送的信息给飞控模块13发送指令，控制无人直升机的飞行，直至目标位于武器模块14的检测范围之内，此时，地面子系统2发出“上电”指令给机载任务管理器15，机载任务管理器15接收该指令控制武器模块14进行上电，并将武器模块14的“上电”状态传输给地面子系统2，地面子系统2收到机载任务管理器15输出的“上电”信号后发出“点火”指令给机载任务管理器15，机载任务管理器15接收该指令并控制武器模块14点火发射。

在本发明中，所述无人直升机可以挂重100公斤左右，其中，所述武器模块可达40公斤左右，所述稳瞄装置可达30公斤左右。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述稳瞄装置12包括图像记录仪121、可见光电视122、视频跟踪器123、红外热像仪124、激光测照器125、伺服控制器126和光电管理计算机127。

其中：

所述图像记录仪121用于存储可见光电视122和红外热像仪124检测到的图像信息；

所述可见光电视122用于进行图像捕捉，为稳瞄装置12提供昼间可见光图像(图像信息)，其中，其在收到变焦或调焦指令时，视场做相应的连续变化，并输出当前的焦距值；并且，当外界光变化时，曝光时间可连续增稠，保证实时输出图像信息，然后图像信息经光电管理计算机压缩后记录下来，同时，通过机载数据链终端11输出给地面子系统2；

所述视频跟踪器123用于进行目标跟踪，并向光电管理计算机中实时输出跟踪状态参数以及目标相对于瞄准中心的方位角偏差量和俯仰角偏差量，以实现目标的准确跟踪；

所述红外热像仪124用于在昼夜条件下对目标进行搜索、探测和识别，其具有亮度调节、对比度调节、极性转换、自动对焦、非均匀校正、电子变倍和图像增强等功能；

所述激光测照器125能够发射从无人直升机到目标的激光线，并通过激光线测量目标距离、方位角和高低角等；

所述伺服控制器126用于控制稳瞄装置12的运动，即控制其旋转，进行360°的目标搜索，直至搜索到目标，所述伺服控制器126采用DSP处理器；

所述光电管理计算机127用于处理稳瞄装置12检测到的信息，所述信息包括数据信息和图像信息，并接收地面子系统发送的指令信息，根据所述指令信息对稳瞄装置的各部件进行调节或控制，所述光电管理计算机采用powerpc处理器。

在本发明中，所述目标距离是指无人直升机与目标之间的直线距离；所述方位角是指由上方俯视，飞机航向为0位，顺时针为正；所述高低角是方位角为0°时，以水平向前为0位，抬头为正，低头为负。

在进一步优选的实施方式中，所述稳瞄装置12还包括二次电源板和连接支架，其中，所述二次电源板用于实现电源转换，所述连接支架用于将稳瞄装置与无人直升机进行连接。

其中，在无人直升机启动时，发电机会暂时掉电，因此设置二次电源板对稳瞄装置进行重启，其中，二次电源板只用于无人直升机启动的瞬间。

在更进一步优选的实施方式中，所述稳瞄装置12将检测到的数据信息直接传输给机载任务管理器15，由机载任务管理器传送给机载数据链终端11；同时，所述稳瞄装置12将检测到的图像信息直接传输给机载数据链终端11。

其中，由于图像信息的格式较大，若通过任务管理器15进行转发则会使处理过程变慢，因此，只有数据信息经任务管理器15转发至机载数据链终端11，而图像信息则是直接传输给机载数据链终端11，其中，所述数据信息包括目标距离、方位角、高低角、图像记录仪状态、无人直升机姿态角(俯仰角、偏航角和滚转角)和无人直升机位置(经度、纬度和高度)。

根据本发明一种优选的实施方式，在无人直升机起飞时刻起，稳瞄装置12即处于工作状态，并进行目标搜索，并将搜索过程中检测到的图像信息传输给地面子系统。

在进一步优选的实施方式中，地面子系统2根据稳瞄装置12传输的图像信息控制稳瞄装置12进行目标识别并锁定目标。

在更进一步优选的实施方式中，稳瞄装置12对目标进行锁定后，视频跟踪器123对目标进行跟踪，直至在地面子系统2的控制下稳瞄装置12对目标实现定位。

其中，当稳瞄装置12对目标进行锁定后，稳瞄装置12进行激光测距，得到数据信息，并将其通过机载任务管理器15和机载数据链终端11输出给地面子系统2。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述飞控模块13包括传感器子模块131、飞控计算机132和执行机构133。

其中，所述传感器子模块131用于对无人直升机的飞行状态进行测量，得到飞行参数，所述飞行参数包括时间信息、无人直升机的姿态角、无人直升机的位置、无人直升机的地速和无人直升机在东、北、天的分速度；所述飞控计算机132用于接收地面子系统2发送的指令信息，并接收传感器子模块131测得的飞行参数，然后：其一，将所述飞行参数输出给机载任务管理器15，其二，根据飞行参数和指令信息进行处理，得到执行控制指令，并将所述执行控制指令输出给执行机构133；所述执行机构133用于接收飞控计算机输出的执行控制指令，控制无人直升机的飞行。在本发明中，飞控计算机采用ARM处理器。

其中，飞控计算机进行如下处理：将目前飞行参数与指令信息进行融合，得到执行控制指令，其中，进行融合是因为在无人直升机前行过程中，飞行参数不断在更新，因此，需要结合目前的飞行参数跟指令信息得到执行控制指令。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述武器模块14包括机载挂架141、武器发射筒142和武器143。

其中，所述机载挂架141用于连接无人直升机与武器发射筒142，所述武器发射筒142用于放置武器143。

在进一步优选的实施方式中，在武器143上设置有导引头1431和弹载计算机1432，其中，所述导引头1431用于搜索并锁定目标，以进行打击；所述弹载计算机1432用于将武器143的状态参数传输给机载任务管理器15；其中，所述状态参数包括非工作状态参数、“上电”状态参数与“点火”状态参数。

在本发明中，将目标区域的高分辨图像储存在弹载计算机1432上，弹载计算机1432将导引头1431探测到的目标图像与储存在弹载计算机上的目标区域的高分辨图像自动进行对比，用以确认导引头是否锁定目标。所述弹载计算机采用DSP处理器。

其中，通过飞控模块13的控制，使目标在武器模块14的攻击范围内，具体地，地面子系统2根据稳瞄装置12传输的图像信息进行解算诸元，得到解算信息，并将解算信息传输给飞控模块13，控制无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域。然后，地面子系统2发出“上电”指令，机载任务管理器15接收“上电”指令，并控制导引头上电，导引头开机，进行目标搜索。调整导引头的光轴与稳瞄装置的光轴重合，地面子系统2根据导引头传输的图像信息进行目标锁定，导引头锁定目标后，地面子系统2发出“点火”指令至机载任务管理器15，武器模块14接收到机载任务管理器15转发的“点火”指令并控制武器进行点火发射，武器出武器发射筒，武器的舵面展开、舵机工作，不断接近目标直至击中目标。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，所述机载任务管理器15包括母板151、机载综合控制板152和武器发控板153。

其中，所述母板151用于连接机载综合控制板152和武器发控板153，为其提供电源、数据信息和电平控制信号；所述机载综合控制板152用于信息的处理，具体地，将稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14传输的数据信息以及武器模块14传输的图像信息转发给地面子系统2，并对稳瞄装置12和飞控模块13传输的数据信息进行提取并打包，然后发送给武器模块14，同时，用于接收地面子系统2输出的指令信息，并将指令信息分别分发给稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14；所述武器发控板153用于控制导引头的上电和武器的点火发射。

在进一步优选的实施方式中，所述机载综合控制板152和武器发控板153设置与母板151上，且为垂直设置。

在更进一步优选的实施方式中，所述任务管理器15还包括变压器、ATR机箱、航插组件和减震器。

其中，所述变压器通过机载电源供电，转变电压电平，用于供电；所述ATR机箱采用航空ATR标准制作；所述航插组件为包括电源输入航插和信号交互航插，其中，所述电源输入航插为航空专用插头，用于给予内部电路部件电力供应，所述信号交互航插与稳瞄装置12、飞控模块13、武器模块14和机载数据链终端11进行信号交互；所述减震器用于适应无人直升机的振动环境，减小由于振动对ATR机箱内部构件结构和电磁环境的影响。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，在所述机载综合控制板152上设置有信息转发模块1521、数据提取与打包模块1522和指令分发模块1523。

其中，所述信息转发模块1521用于将稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14传输的数据信息以及武器模块14传输的图像信息转发给机载数据链终端11，然后传输给地面子系统2；所述数据提取与打包模块152用于将稳瞄装置12和飞控模块13传输给机载任务管理器15的数据信息进行部分提取并打包，然后发送给武器模块14，其中，提取飞控模块检测的无人直升机的姿态角和位置以及稳瞄装置检测的高低角、方位角和目标距离等数据信息；所述指令分发模块1523用于将地面子系统2发送的反馈指令进行分发，分别分发给稳瞄装置12和飞控模块13。

在进一步优选的实施方式中，机载任务管理器15中的信息转发模块1521将稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14传送的数据信息以及武器模块14传送的图像信息全部转发给机载数据链终端11，然后传输给地面子系统2。

在更进一步优选的实施方式中，机载任务管理器15中的数据提取与打包模块1522将稳瞄装置12和飞控模块13传送给机载任务管理器15的数据信息进行部分提取并打包，然后输出给武器模块14。

其中，数据提取与打包模块1522进行提取并打包的数据包括稳瞄装置12输出的高低角、方位角和目标距离等数据信息以及飞控模块13输出的无人直升机的姿态角和位置等数据信息。

根据本发明一种优选的实施方式，如图2所示，在所述武器发控板153上设置有上电控制模块1531和点火控制模块1532。

其中，所述上电控制模块1531用于接收地面子系统2发出的“上电”指令，并控制武器模块14中的导引头1431进行上电；所述点火控制模块1532用于接收地面子系统2发出的“点火”指令，并控制武器模块14中的武器143进行点火发射。

根据本发明一种优选的实施方式，机载子系统1还包括机载电源，其中，机载电源提供22～33V电压(28V)，通过航插组件引入，为机载任务管理器15中的母板151、机载综合控制板152和武器发控板153提供电压。

根据本发明一种优选的实施方式，所述地面子系统2还包括稳瞄操控席位22、飞控操控席位23、武器操控席位24和地面任务管理器25。

其中，所述稳瞄操控席位22用于控制稳瞄装置12，以实现对目标的搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位，同时用于进行战后评估；所述飞控操控席位23用于控制飞控模块13，进而控制无人直升机的飞行；所述武器操控席位24用于控制武器模块14，主要控制武器的上电和点火发射；所述地面任务管理器25用于对机载子系统1传输的信息进行处理，再分别输出给稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24，同时，接收稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24的指令信息，并将指令信息通过地面数据链终端21传输给机载子系统1。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示：稳瞄装置12将检测到的数据信息通过机载任务管理器15和机载数据链终端11传输给地面数据链终端21，同时将检测到的图像信息直接通过机载数据链终端11传输给地面数据链终端21；飞控模块13将检测到的数据信息通过机载任务管理器15和机载数据链终端11传输给地面数据链终端21；武器模块14将检测到的数据信息和图像信息均通过机载任务管理器15和机载数据链终端11传输给地面数据链终端21。

在进一步优选的实施方式中：如图1所示，地面数据链终端21将稳瞄装置12检测到的图像信息以及武器模块14检测到的图像信息直接分别传输给稳瞄操控席位22和武器操控席位24；地面数据链终端21将稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14检测到数据信息通过地面任务管理器25分别分发至稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24。

根据本发明一种优选的实施方式，无人直升机起飞后，稳瞄装置12即刻进入工作状态，对目标进行搜索，并将搜索到的图像信息传输给地面子系统2的稳瞄操控席位22，稳瞄操控席位根据稳瞄装置12传送的图像信息控制稳瞄装置12进行目标的识别和锁定，锁定目标后，稳瞄装置12对目标进行跟踪、激光测距，得到数据信息，并及时将所检测到的数据信息传输给地面子系统2的稳瞄操控席位22。

在进一步优选的实施方式中，稳瞄操控席位22接收到稳瞄装置12检测的图像信息后，将所述图像信息直接转发至武器操控席位22，用于在稳瞄操控席位22对目标进行定位后，武器操控席位22根据稳瞄装置12传输的图像信息进行解算诸元，并将解算信息传输给飞控模块13，控制无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域。

在更进一步优选的实施方式中，无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域后，武器操控席位24发出“上电”指令，并通过地面任务管理器25传输给机载任务管理器15，机载任务管理器15接收到“上电”指令后控制武器模块14的导引头上电，导引头进行目标搜索，并将搜索到的图像信息通过机载任务管理器15传输给地面数据链终端21，地面数据链终端21将该图像信息直接传输给武器操控席位24，进行目标锁定。

在更进一步优选的实施方式中，武器操控席位24对目标进行锁定后，发出“点火”指令，通过地面任务管理器25将该指令传输给机载任务管理器15，机载任务管理器15接收到该指令后控制武器进行点火发射，实行打击。

其中，在导引头上电之前，武器模块14不发送任何图像信息，对导引头进行上电后，导引头进行目标搜索，并将所搜索到的周边环境的图像信息进行传送。

根据本发明一种优选的实施方式，如图3所示，所述地面任务管理器25包括地面综合控制板251，在地面综合控制板251上设置有数据分发模块2511和指令重组模块2512。

其中，所述数据分发模块2511用于将机载子系统1通过地面数据链终端21传输给地面任务管理器25的数据信息进行分发，分别分发给稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24；所述指令重组模块2512用于将稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24反馈给地面任务管理器25的指令信息进行重组，发送给机载数据链终端11。

在进一步优选的实施方式中，所述地面任务管理器25还包括ATR机箱、变压器和航插组件，其中，所述航插组件包括电源输入航插和信号交互航插。

其中，所述ATR机箱为航空标准军用机箱、严格按照国军标准制作，满足国军环境适应性要求，为箱体内部组件提供结构支撑；所述变压器用于调节外部接入电压，适配箱体内硬件电路电源需求特性；所述航插组件为包括电源输入航插和信号交互航插，其中，所述电源输入航插为航空专用插头，用于给予内部电路部件电力供应，所述信号交互航插与稳瞄操控席位22、飞控操控席位23、武器操控席位24和地面数据链终端21进行信号交互。

根据本发明一种优选的实施方式，由地面任务管理器25分发给稳瞄操控席位22的数据信息包括稳瞄装置12检测到的目标距离、方位角、高低角、图像记录仪状态、无人直升机姿态角和无人直升机位置；由地面任务管理器25分发给飞控操控席位22的数据信息包括飞控模块13检测到的时间信息、无人直升机的姿态角、无人直升机的位置、无人直升机的总速度和无人直升机在东、北、天方向的分速度；由地面任务管理器25分发给武器操控席位22的数据信息为武器模块14检测到的导弹的状态参数信息，具体是指是否在上电模式或点火模式。

在进一步优选的实施方式中，稳瞄操控席位22、飞控操控席位23和武器操控席位24接收到地面任务管理器25分发的数据信息后分别输出指令信息，所述指令信息分别对稳瞄装置12、飞控模块13和武器模块14进行控制。

本发明另一方面提供了一种无人直升机的控制方法，其中，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用稳瞄装置12和稳瞄操控席位22对目标进行搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位。

其中，无人直升机起飞后，稳瞄装置12即进入工作状态，稳瞄操控席位22实时地对稳瞄装置12进行控制，使稳瞄装置12对目标进行搜索并定位。

根据本发明一种优选的实施方式，所述步骤1包括以下子步骤：

步骤1-1、利用稳瞄装置12对目标进行搜索，并将搜索过程中检测到的图像信息直接通过机载数据链终端11和地面数据链终端21传输给稳瞄操控席位22；

其中，稳瞄装置12检测到的数据信息通过机载任务管理器15输出给机载数据链终端11，稳瞄装置12检测到的图像信息直接传输给机载数据链终端11；

步骤1-2、稳瞄操控席位22根据稳瞄装置12传输的图像信息控制稳瞄操装置12进行目标探测、识别和锁定；

步骤1-3、稳瞄操控席位22对目标锁定后，稳瞄装置12对目标进行跟踪；

步骤1-4、稳瞄操控席位22对目标进行定位。

其中，稳瞄操控席位22锁定目标后，稳瞄装置12对目标进行跟踪、激光测距，得到数据信息，并及时将所检测到的数据信息传输给地面子系统2的稳瞄操控席位22，稳瞄操控席位22对目标进行定位。

在本发明中，稳瞄装置12实时地将检测到图像信息通过机载数据链终端11和地面数据链终端21传输给稳瞄操控席位22后，稳瞄操控席位22将接收到的图像信息传输给武器操控席位24。

步骤2、调整飞行区域，使目标在导引头的探测范围之内。

根据本发明一种优选的实施方式，所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1、武器操控席位24对接收到的稳瞄装置12检测到的图像信息进行解算诸元，得到解算信息；

步骤2-2、将解算信息依次传输给地面任务管理器25和地面数据链终端，继而传输给机载任务管理器15；

步骤2-3、机载任务管理器15将解算信息输出给飞控模块13，控制无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域。

步骤3、利用武器模块14和武器操控席位24进行目标搜索及目标锁定。

根据本发明一种优选的实施方式，步骤3包括以下子步骤：

步骤3-1、无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域后，武器操控席位24发出“上电”指令；

步骤3-2、地面任务管理器25接收“上电”指令，并传输给机载任务管理器15；

步骤3-3、机载任务管理器15接收到“上电”指令后控制武器模块14的导引头上电，导引头进行目标搜索；

步骤3-4、武器模块14将搜索到的图像信息通过机载任务管理器15传输给地面数据链终端21，地面数据链终端21将该图像信息直接传输给武器操控席位24，进行目标锁定。

步骤4、进行目标打击。

其中，在导引头锁定目标后，武器操控席位24发出“点火”指令，控制武器模块14中的武器进行点火发射，对目标进行打击。

根据本发明一种优选的实施方式，在步骤4之后进行步骤5：步骤5、进行战后评估。

其中，在目标打击后，利用稳瞄操控席位22进行战后评估。

在进一步优选的实施方式，所述步骤5包括以下子步骤：

步骤5-1、稳瞄装置12对战后环境进行拍摄，经拍摄的图像信息传输给稳瞄操控席位22。

步骤5-2、稳瞄操控席位22根据几何评估和模拟评估结合进行战后评估。

其中，所述几何评估是指目标的外形形变量，所述模拟评估是指目标的内部纹路形变量。

步骤5-3、经稳瞄操控席位22分析，若打击合格，则打击结束，若打击不合格，则对目标进行第二次打击。

其中，所述打击不合适是指目标的外部和内部纹路的形变较小，即打击时没有正中目标可能发生了偏移，因此，需要进行第二次打击。若打击合格，则打击结束，无需第二次打击。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明所提供的系统集机载子系统和地面子系统于一体，且结构简单，性价比高；

(2)本发明所提供的系统是基于无人直升机，其具有无人驾驶、人身安全性能高、体积小、不易被侦测、可悬停照射、可悬停攻击、挂重高等优点；

(3)本发明所提供的系统可以进行战场侦察，对目标精确定向定位，定点照射，并能实现对目标的精确打击；

(4)本发明所述系统具有航程远、滞空时间长、可控性高、可实时攻击、可重复使用等特点；

(5)本发明所述方法作战灵活、高效，可对机动目标实时精确攻击。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无人直升机控制系统，其特征在于，所述系统包括机载子系统(1)和地面子系统(2)，其中，所述机载子系统(1)和地面子系统(2)分别包括机载数据链终端(11)和地面数据链终端(21)，所述机载数据链终端(11)和地面数据链终端(21)用于机载子系统(1)与地面子系统(2)之间的信息传输，其中，所述信息包括数据信息、图像信息和指令信息；

所述机载子系统(1)还包括稳瞄装置(12)、飞控模块(13)、武器模块(14)和机载任务管理器(15)，其中，

所述稳瞄装置(12)用于在地面子系统(2)的控制下对目标进行搜索、探测、锁定、跟踪以及定位；

所述飞控模块(13)用于控制无人直升机的飞行；

所述武器模块(14)用于承载武器，并在接收地面子系统(2)发送的“点火”指令后进行武器的发射；

所述机载任务管理器(15)用于接收稳瞄装置(12)、飞控模块(13)和武器模块(14)传输的数据信息以及武器模块(14)传输的图像信息，并进行信息处理，然后通过机载数据链终端(11)将处理后的信息发送给地面子系统(2)，同时，还用于接收地面子系统(2)发送的指令信息，并进行指令信息的分发，用于对稳瞄装置(12)、飞控模块(13)和武器模块(14)进行控制；

所述稳瞄装置(12)包括图像记录仪(121)、可见光电视(122)、视频跟踪器(123)、红外热像仪(124)、激光测照器(125)、伺服控制器(126)和光电管理计算机(127)，其中，

所述可见光电视(122)用于在可见光下进行目标搜索，即进行图像捕捉，为稳瞄装置(12)提供昼间的图像信息；

所述视频跟踪器(123)用于进行目标跟踪；

所述红外热像仪(124)用于在昼夜条件下对目标进行搜索、探测和识别；

所述图像记录仪(121)用于存储可见光电视(122)和红外热像仪(124)检测到的图像信息；

所述激光测照器(125)能够发射从无人直升机到目标的激光线，并通过激光线测量目标距离、方位角和高低角；

所述伺服控制器(126)用于控制稳瞄装置(12)的运动，即控制其旋转，进行360°的目标搜索，直至搜索到目标；

所述光电管理计算机(127)用于处理稳瞄装置(12)检测到的信息，所述稳瞄装置(12)检测到的信息包括数据信息和图像信息，并接收地面子系统(2)发送的指令信息，根据所述指令信息对稳瞄装置(12)进行调节或控制；

所述飞控模块(13)包括传感器子模块(131)、飞控计算机(132)和执行机构(133)，其中，所述传感器子模块(131)用于对无人直升机的飞行状态进行测量，得到飞行参数；所述飞控计算机(132)用于接收地面子系统(2)发送的指令信息，并接收传感器子模块(131)测得的飞行参数，然后：其一，将所述飞行参数输出给机载任务管理器(15)，其二，根据飞行参数和指令信息进行处理，得到执行控制指令，并将所述执行控制指令输出给执行机构(133)；所述执行机构(133)用于接收飞控计算机(132)输出的执行控制指令，控制无人直升机的飞行；

和/或

所述武器模块(14)包括机载挂架(141)、武器发射筒(142)和武器(143)，其中，所述机载挂架(141)用于连接无人直升机与武器发射筒(142)；所述武器发射筒(142)用于承载武器(143)；

在武器(143)上设置有导引头(1431)和弹载计算机(1432)；

所述机载任务管理器(15)包括母板(151)、机载综合控制板(152)和武器发控板(153)，其中，

所述母板(151)用于连接机载综合控制板(152)和武器发控板(153)，为其提供电源、数据信息和电平控制信号；

所述机载综合控制板(152)用于将稳瞄装置(12)、飞控模块(13)和武器模块(14)传输的数据信息以及武器模块(14)传输的图像信息转发给地面子系统(2)，并对稳瞄装置(12)和飞控模块(13)传输的数据信息进行提取并打包，然后发送给武器模块(14)，同时，用于接收地面子系统(2)输出的指令信息，并将指令信息分别分发给稳瞄装置(12)、飞控模块(13)和武器模块(14)；

所述武器发控板(153)用于控制导引头(1431)的上电和武器(143)的点火发射。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述机载综合控制板(152)上设置有信息转发模块(1521)、数据提取与打包模块(1522)和指令分发模块(1523)。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述武器发控板(153)上设置有上电控制模块(1531)和点火控制模块(1532)。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面子系统(2)还包括稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)、武器操控席位(24)和地面任务管理器(25)，其中，

所述稳瞄操控席位(22)用于控制稳瞄装置(12)，以进行对目标的搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位，同时用于进行战后评估；

所述飞控操控席位(23)用于向飞控模块(13)发送控制指令，进而控制无人直升机的飞行；

所述武器操控席位(24)用于控制武器模块(14)中导引头的上电和武器的点火发射；

所述地面任务管理器(25)用于对机载子系统(1)传输的信息进行处理，并分发给稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)和武器操控席位(24)，同时，接收稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)和武器操控席位(24)的指令信息，并将指令信息通过地面数据链终端(21)传输给机载子系统(1)。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述地面任务管理器(25)包括地面综合控制板(251)，在地面综合控制板(251)上设置有数据分发模块(2511)和指令重组模块(2512)，其中，

所述数据分发模块(2511)用于将机载子系统(1)通过地面数据链终端(21)传输给地面任务管理器(25)的数据信息分别分发给稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)和武器操控席位(24)；

所述指令重组模块(2512)用于将稳瞄操控席位(22)、飞控操控席位(23)和武器操控席位(24)反馈给地面任务管理器(25)的指令信息进行重组，发送给机载数据链终端(11)。

6.一种无人直升机控制方法，利用权利要求4或5所述的系统，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用稳瞄装置(12)和稳瞄操控席位(22)对目标进行搜索、探测、识别、锁定、跟踪和定位；

步骤2、调整飞行区域，使目标在导引头的探测范围之内；

步骤3、利用武器模块(14)和武器操控席位(24)进行目标搜索及目标锁定；

步骤4、进行目标打击。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述步骤1包括以下子步骤:

步骤1-1、利用稳瞄装置(12)对目标进行搜索，并将搜索过程中检测到的图像信息直接通过机载数据链终端(11)和地面数据链终端(21)传输给稳瞄操控席位(22)；

步骤1-2、稳瞄操控席位(22)根据稳瞄装置(12)传输的图像信息控制稳瞄装置(12)进行目标识别和锁定；

步骤1-3、稳瞄操控席位(22)对目标锁定后，稳瞄装置(12)对目标进行跟踪；

步骤1-4、稳瞄操控席位(22)对目标进行定位；

和/或

所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2-1、武器操控席位(24)对接收到的稳瞄装置(12)检测到的图像信息进行解算诸元，得到解算信息；

步骤2-2、将解算信息依次传输给地面任务管理器(25)和地面数据链终端，继而传输给机载任务管理器(15)；

步骤2-3、机载任务管理器(15)将解算信息输出给飞控模块(13)，控制无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域；

和/或

所述步骤3包括以下子步骤：

步骤3-1、无人直升机飞行至导引头可对目标进行捕获的区域后，武器操控席位(24)发出“上电”指令；

步骤3-2、地面任务管理器(25)接收“上电”指令，并传输给机载任务管理器(15)；

步骤3-3、机载任务管理器(15)接收到“上电”指令后控制武器模块(14)的导引头上电，导引头进行目标搜索；

步骤3-4、武器模块(14)将搜索到的图像信息通过机载任务管理器(15)传输给地面数据链终端(21)，地面数据链终端(21)将该图像信息直接传输给武器操控席位(24)，进行目标锁定。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤4之后进行步骤5：

步骤5、进行战后评估。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述步骤5包括以下子步骤：

步骤5-1、稳瞄装置(12)对战后环境进行拍摄，经拍摄的图像信息传输给稳瞄操控席位(22)；

步骤5-2、稳瞄操控席位(22)根据几何评估和模拟评估结合进行战后评估；

步骤5-3、经稳瞄操控席位(22)分析，若打击合格，则打击结束，若打击不合格，则对目标进行第二次打击。

Images