(2) 驾束制导系统
驾束制导系统由指挥站和无人机上的制导控制装置组成。指挥站发现目标后,通过雷达波束或激光波束照射目标,无人机发射后飞入波束,无人机上的测量装置自动测出它偏离波束轴线的角度和方向,控制无人机沿波束轴线方向飞向目标。 10.4 寻的制导系统
采用寻的制导系统的无人机能够自主地搜索、捕捉、识别、跟踪目标,其寻的装置都装在无人机上,直接接收目标发射或反射的信息,确定目标在框架坐标系中的位置以及瞄准轴与目标间的偏差大小,由偏差信号与某些测量装置产生的信号一起组成制导信号,导引无人机改变速度矢量,进而改变与目标间的偏差量。
寻的制导系统根据能源所在位置的不同,可分为主动式、半主动式和被动式三种;按照能源的物理特征又可分为雷达、红外、激光及电视寻的等几种。
寻的制导控制系统主要由寻的导引头、制导指令形成装置、自动驾驶仪三部分组成,各组成部分功能分别为:
导引头:测量飞机和目标的相对运动,输出相应的制导误差信息,同时稳定导引头天线尽可能消除机体运动所造成的耦合。 制导指令形成装置:对制导信息中的噪声进行滤波,按设计的导引规律形成控制指令,同时使寻的制导控制回路在合适的时间常数和有效导航比下,具有足够的稳定性和良好的动态品质。
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自动驾驶仪:改善机体的控制特性,按照指令要求控制飞机飞行。 10.5 复合制导系统
把两种或两种以上制导体制结合起来,应用于对一个无人机的制导和控制,称为复合制导系统。
采用复合制导系统的目的是使无人机在完成战术技术指标时,更好地发挥各种制导体制的优越性。使用中各制导体制在时间上可以是串联和并联的,即可以在无人机飞行的不同阶段采用各种不同的制导体制,也可以在一个飞行阶段同时采用各种制导体制。
复合制导常在初始段和中段采用自主式或指令制导模式,而在末段上采用寻的制导模式,以达到高的导引精度。
四、无人机数据链技术
1 功能、分类、组成、指标体系
数据链是无人机系统的主要组成部分之一。设计涉及到遥控遥测、跟踪定位、图像传输、微波通信、卫星通信、抗干扰通信、天线伺服、自动控制和计算机应用等多个技术领域,是一项复杂的信息系统工程。 1.1 系统功能
数据链有以下几种典型功能:
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? 对无人机及机载任务设备的遥控; ? 对无人机及机载设备的遥测; ? 对无人机的跟踪定位;
? 对无人机侦察信息的实时传输与处理。 1.1.1 遥控
遥控是无人机数据链必备的功能,用于实现对无人机和任务设备的远距离操作。来自地面操纵台或操纵器的指令和数据,经编码、上行(测控站到无人机)无线信道传输和解码,送给机上飞行控制计算机(或直接)对无人机和任务设备实施操作。在现代先进的无人机系统中,遥控的作用可归纳如下: ? 对无人机飞行的远距离操纵; ? 对无人机机载设备的远距离控制; ? 上行测距码的传输;
? 供无人机导航用的数据(包括航路设置或修改数据、测控站位置、由测控站测定的无人机位置、差分GPS修正数据等)的上行传输。
遥控对于无人机来说非常重要,其可靠性、抗干扰和抗截获能力等应充分重视。遥控指令和数据的传输一般在较低码速率下进行,保证足够的信道电平并不困难。提高设计余度可以增加遥控的可靠性,通过扩频或跳频以及数据加密能增加遥控的抗干扰和抗截获能力。
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1.1.2 遥测
遥测是了解无人机状态和对其实施遥控的必要监测手段。来自机上飞行控制计算机或直接来自机上各部分的遥测数据(包括飞行状态传感器的数据和机载设备状态的检测数据),经编码、下行(无人机到测控站)无线信道传输和解码,传回到测控站,通过数据综合显示,能够实时观察无人机的飞行状态,以及任务设备的工作状态。操纵人员借助这些数据可以方便地对无人机及其任务设备进行操纵,完成各种任务。借助下行遥测信道,还可以实现测控站天线对无人机的跟踪,测出无人机的方位角。通过遥测传回的测距码,与发送的测距码进行比对,能够完成无人机相对测控站的斜距测量。由方位角和斜距,再利用遥测传回的高度数据,就能够确定无人机相对测控站的位置。
在现代先进的无人机系统中,遥测的作用为: ? 下行传输无人机的各种飞行状态数据; ? 下行传输无人机的机载设备状态数据; ? 下行传输测距码,实现对无人机的测距; ? 提供测控站跟踪测角的信标。
遥测对于无人机来说也是非常重要,数据传输的错误会给操作人员造成误导,可能导致误操作而出现事故。无人机遥测的设计应重视数据的传输质量。遥测数据速率可能与遥控数据相近或稍高一些,保证足够的信道电平也并不困难。通常采取纠错编码等措施提高遥测数据的传输质量。
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1.1.3 跟踪定位
跟踪定位是指连续和实时地提供无人机的位置数据。这既是操纵无人机的要求,也是对侦察目标进行定位的需要。
对于能自主飞行的无人机,利用遥测将机上导航定位数据实时传回测控站,就可实现对无人机的跟踪定位。然而,在有些不能完全依赖机上导航定位的情况下,则需要由测控站对无人机进行测角和测距,确定无人机与测控站的相对位置,再结合测控站本身的位置,就可实现对无人机的跟踪定位。有时还可以将机上导航定位数据和测控站测量数据融合,这种组合定位方法既增加了余度,又有利于提高定位精度。
对于远距离飞行的无人机,测控站天线一般采用高增益定向天线。这样,既有利于增加信号电平,又有利于提高下行信道的抗干扰能力。如果这种高增益定向天线能自动跟踪无人机,即具有了跟踪测角能力,那么再结合测距功能就可实现对无人机的跟踪定位。
由于无人机飞行高度相对较低,无人机对测控站的仰角较小,而且无人机自身大都配备有高度传感器,故多数情况下无需测定俯仰角,在俯仰方向以手动或数字引导方式完成跟踪即可,这有利于降低系统的复杂程度。 1.1.4 信息传输
无人机信息传输就是通过下行无线信道向测控站传送由机载任务传感器所获取的视频侦察信息。视频侦察信息分图像侦察和电子侦
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