地形跟随飞行中光轴搜索策略

黄鹏程，王 彪，唐超颖，魏东辉

(1.南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 211106；2.复杂系统控制与智能协同技术重点实验室，北京 100074)

0 引言

地形跟随(terrain following，TF)是现代飞行器(战斗攻击机、导弹、无人机等)超低空突防飞行的一种主要技术，有效利用了地杂波和地形起伏对敌方防御系统造成的干扰和死区，提高了飞行器的攻击能力和生存能力[1]。在地形跟随中，利用视觉传感器能够获取前方地形场景深度等信息[2]，通过实时在线规划[3-4]，有效降低对导航精度、地图保障精度的需求，但是会增加计算复杂度；搭配传统的地形跟随导引律使用[5]，计算量小，实时性好但是会损失一些地形贴合度。视觉传感器还能用于计算飞行器运动信息[6]，通过估算高度信息，将地形跟随转化为高度控制问题[7-8]，但存在一定的滞后并不适合高速飞行器。通过对前视相机获取场景深度并搭配导引律来实现高速飞行器的地形跟随方案进行分析后发现，前视相机的光轴大部分与机体纵轴重合或者利用云台保持在惯性空间某一方向不变；然而为安全起见，地形跟随飞行中使用的前视相机探测距离很远，焦距很长，导致视场角很小，在跟随起伏较大的地形时，非常容易出现视野丢失，即当前时刻相机视野内无可用地形数据的问题，尤其是在飞越山峰最高点时，进而导致地形跟随任务中断。

针对上述视野丢失问题，本文提出光轴搜索策略，通过分析导引特征点与飞行器的相对位置，给出扫描指令，保证小视场角相机成像结果始终存在可用于导引的特征点。……