本發(fā)明涉及一種救援器材投送方法，特別是一種遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送方法。

背景技術(shù)：

救援器材到達(dá)救援現(xiàn)場對偵測現(xiàn)場情況、投送救援器材、協(xié)助受困人員盡快逃離受困現(xiàn)場具有重要意義?，F(xiàn)階段，救援器材投送方法步驟為：采用目測的瞄準(zhǔn)方式，調(diào)整投送裝置的初始角度；采用壓縮氣體作為發(fā)射動力，拋射繩索或救生衣等救援器材；救援器材落地，投送任務(wù)完成。上述工作步驟主要問題在于目測瞄準(zhǔn)精度較低、缺少拋射彈道的精確規(guī)劃、拋射動力不足導(dǎo)致投送距離較近等。針對自然災(zāi)害等出現(xiàn)的受困人員處于孤立無緣的危險環(huán)境情況，缺少高效準(zhǔn)確的救援器材投送方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送方法，解決投送距離近、投送精度差的問題。

一種遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送方法的具體步驟為：

第一步搭建遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)

遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)，包括：探測設(shè)備、發(fā)射轉(zhuǎn)塔、發(fā)控設(shè)備、指控設(shè)備、供配電設(shè)備和運載器。

救援器材安置在運載器中。供配電設(shè)備的供電輸出端分別與發(fā)射轉(zhuǎn)塔、發(fā)控設(shè)備、探測設(shè)備和指控設(shè)備的供電輸入端連接，發(fā)控設(shè)備的供電輸出端與運載器的供電輸入端連接。發(fā)控設(shè)備分別與發(fā)射轉(zhuǎn)塔、指控設(shè)備、探測設(shè)備和運載器通過通信總線雙向連接，指控設(shè)備與探測設(shè)備通過通信總線雙向連接。

第三步測量目標(biāo)位置

供配電設(shè)備給遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)供電，遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)加電后，進行自檢，自檢完成后具備救援器材投送條件。

指控設(shè)備控制探測設(shè)備對目標(biāo)投送區(qū)域進行搜索，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，指控設(shè)備鎖定目標(biāo)，探測設(shè)備將目標(biāo)的距離、角度位置信息實時發(fā)送給發(fā)控設(shè)備。

發(fā)控設(shè)備依據(jù)目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)，完成目標(biāo)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_目為目標(biāo)沿發(fā)射轉(zhuǎn)塔中心前向距離；Y_目為目標(biāo)距離發(fā)射轉(zhuǎn)塔中心的高度差；Z_目為目標(biāo)沿發(fā)射轉(zhuǎn)塔中心側(cè)向距離；S_目為目標(biāo)斜距；α_目為目標(biāo)俯仰角。β_目為目標(biāo)方位角。

第四步規(guī)劃運載器飛行路線

發(fā)控設(shè)備依據(jù)目標(biāo)前向距離X_目、目標(biāo)高度Y_目和側(cè)向距離Z_目作為運載器飛行彈道終點，對運載器彈道進行規(guī)劃。運載器飛行彈道由剛體彈道和減速傘彈道兩部分構(gòu)成。

剛體彈道如下：

其中，t表示飛行時間，m為運載器質(zhì)量，V為運載器質(zhì)心相對于地面的速度，F(xiàn)_X、F_Y、F_Z表示運載器產(chǎn)生的氣動力沿運載器X、Y、Z方向的分量，g為重力加速度，θ、ψ_v分別表示彈道傾角、彈道偏角，J_y、J_z分別表示運載器繞自身y軸、z軸的轉(zhuǎn)動慣量，ω_y、ω_z分別表示偏航角速度、俯仰角速度，M_y、M_z分別表示彈體產(chǎn)生的偏航力矩、俯仰力矩，x、y、z表示運載器質(zhì)心位置坐標(biāo)，ψ、γ分別表示俯仰角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角，p表示大氣壓強，R_d為干空氣氣體常數(shù)，τ為虛溫。

通過公式(4)確定任意飛行時刻t時，運載器的空間位置。對減速傘開傘時刻t_傘，確定運載器X、Y、Z方向的位置X_傘、Y_傘、Z_傘，并將此時運載器各狀態(tài)參數(shù)作為減速傘彈道初始值。

運載器開減速傘后彈道如下：

其中，F(xiàn)_ExT、F_EyT、F_EzT是減速傘對彈體產(chǎn)生的氣動力運載器X、Y、Z方向的分量，M_Ey、M_Ez分別表示減速傘對彈體產(chǎn)生的偏航力矩、俯仰力矩。

通過公式(5)確定任意飛行時刻t時，運載器的空間位置。當(dāng)運載器位置X_運＝X_目時，進行以下判斷：

其中ε為預(yù)定外彈道迭代誤差。X_運為運載器的前向距離。

當(dāng)滿足公式(6)時，運載器彈道解算完成，得到θ_運、ψ_v運作為發(fā)射轉(zhuǎn)塔發(fā)射俯仰角和發(fā)射方位角。

發(fā)控設(shè)備將發(fā)射俯仰角θ_運、發(fā)射方位角ψ_v運發(fā)送給發(fā)射轉(zhuǎn)塔。發(fā)射轉(zhuǎn)塔調(diào)轉(zhuǎn)到位。

第五步發(fā)射運載器

指控設(shè)備下達(dá)發(fā)射指令，發(fā)控設(shè)備輸出點火信號，運載器點火發(fā)射。

第六步運載器自動釋放救援器材

運載器按照預(yù)定的彈道飛行，飛行至目標(biāo)位置后著陸，并通過延時開艙機構(gòu)自動打開，釋放出內(nèi)部的救援器材，完成精確投送任務(wù)。

至此，完成遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送。

本發(fā)明采用探測設(shè)備精確測量目標(biāo)位置信息；同時，通過剛體彈道、減速傘彈道高精度規(guī)劃運載器飛行路線，實現(xiàn)精確投送；采用投彈式運載器方式，顯著提高投送距離。

附圖說明

圖1一種遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送方法所述的遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)示意圖。

1.運載器 2.發(fā)射轉(zhuǎn)塔 3.發(fā)控設(shè)備 4.探測設(shè)備 5.供配電設(shè)備 6.指控設(shè)備

具體實施方式

一種遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送方法，其具體步驟為：

第一步搭建遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)

遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)，包括：探測設(shè)備4、發(fā)射轉(zhuǎn)塔2、發(fā)控設(shè)備3、指控設(shè)備6、供配電設(shè)備5和運載器1。

救援器材安置在運載器1中。供配電設(shè)備5的供電輸出端分別與發(fā)射轉(zhuǎn)塔2、發(fā)控設(shè)備3、探測設(shè)備4和指控設(shè)備6的供電輸入端連接，發(fā)控設(shè)備3的供電輸出端與運載器1的供電輸入端連接。發(fā)控設(shè)備3分別與發(fā)射轉(zhuǎn)塔2、指控設(shè)備6、探測設(shè)備4和運載器1通過通信總線雙向連接，指控設(shè)備6與探測設(shè)備4通過通信總線雙向連接。

第三步測量目標(biāo)位置

供配電設(shè)備5給遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)供電，遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送系統(tǒng)加電后，進行自檢，自檢完成后具備救援器材投送條件。

指控設(shè)備6控制探測設(shè)備4對目標(biāo)投送區(qū)域進行搜索，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，指控設(shè)備6鎖定目標(biāo)，探測設(shè)備4將目標(biāo)的距離、角度位置信息實時發(fā)送給發(fā)控設(shè)備3。

發(fā)控設(shè)備3依據(jù)目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)，完成目標(biāo)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_目為目標(biāo)沿發(fā)射轉(zhuǎn)塔2中心前向距離；Y_目為目標(biāo)距離發(fā)射轉(zhuǎn)塔2中心的高度差；Z_目為目標(biāo)沿發(fā)射轉(zhuǎn)塔2中心側(cè)向距離；S_目為目標(biāo)斜距；α_目為目標(biāo)俯仰角。β_目為目標(biāo)方位角。

第四步規(guī)劃運載器1飛行路線

發(fā)控設(shè)備3依據(jù)目標(biāo)前向距離X_目、目標(biāo)高度Y_目和側(cè)向距離Z_目作為運載器1飛行彈道終點，對運載器1彈道進行規(guī)劃。運載器1飛行彈道由剛體彈道和減速傘彈道兩部分構(gòu)成。

剛體彈道如下：

其中，t表示飛行時間，m為運載器1質(zhì)量，V為運載器1質(zhì)心相對于地面的速度，F(xiàn)_X、F_Y、F_Z表示運載器1產(chǎn)生的氣動力沿運載器1X、Y、Z方向的分量，g為重力加速度，θ、ψ_v分別表示彈道傾角、彈道偏角，J_y、J_z分別表示運載器1繞自身y軸、z軸的轉(zhuǎn)動慣量，ω_y、ω_z分別表示偏航角速度、俯仰角速度，M_y、M_z分別表示彈體產(chǎn)生的偏航力矩、俯仰力矩，x、y、z表示運載器1質(zhì)心位置坐標(biāo)，ψ、γ分別表示俯仰角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角，p表示大氣壓強，R_d為干空氣氣體常數(shù)，τ為虛溫。

通過公式(4)確定任意飛行時刻t時，運載器1的空間位置。對減速傘開傘時刻t_傘，確定運載器1X、Y、Z方向的位置X_傘、Y_傘、Z_傘，并將此時運載器1各狀態(tài)參數(shù)作為減速傘彈道初始值。

運載器1開減速傘后彈道如下：

其中，F(xiàn)_ExT、F_EyT、F_EzT是減速傘對彈體產(chǎn)生的氣動力運載器1X、Y、Z方向的分量，M_Ey、M_Ez分別表示減速傘對彈體產(chǎn)生的偏航力矩、俯仰力矩。

通過公式(5)確定任意飛行時刻t時，運載器1的空間位置。當(dāng)運載器1位置X_運＝X_目時，進行以下判斷：

其中ε為預(yù)定外彈道迭代誤差。X_運為運載器1的前向距離。

當(dāng)滿足公式(6)時，運載器1彈道解算完成，得到θ_運、ψ_v運作為發(fā)射轉(zhuǎn)塔2發(fā)射俯仰角和發(fā)射方位角。

發(fā)控設(shè)備3將發(fā)射俯仰角θ_運、發(fā)射方位角ψ_v運發(fā)送給發(fā)射轉(zhuǎn)塔2。發(fā)射轉(zhuǎn)塔2調(diào)轉(zhuǎn)到位。

第五步發(fā)射運載器1

指控設(shè)備6下達(dá)發(fā)射指令，發(fā)控設(shè)備3輸出點火信號，運載器1點火發(fā)射。

第六步運載器1自動釋放救援器材

運載器1按照預(yù)定的彈道飛行，飛行至目標(biāo)位置后著陸，并通過延時開艙機構(gòu)自動打開，釋放出內(nèi)部的救援器材，完成精確投送任務(wù)。

至此，完成遠(yuǎn)距離高精度投彈式救援器材投送。