ES2634807T3 - Procedimiento para la optimación de la navegación automática asistida por imágenes de un misil no tripulado - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la optimación de la navegación automática asistida por imágenes de un misil no tripulado (1) con los pasos: a) elaboración (102) de un plan de misión que contiene datos de navegación de una ruta de vuelo planificada sobre la base de tomas por satélite o vistas aéreas por medio de un ordenador de planificación de misión, incluyendo los datos de navegación información sobre estructuras topológicas o topográficas seleccionadas; b) carga del plan de misión en un ordenador de misión del misil no tripulado; c) montaje del misil no tripulado en una aeronave portadora; d) realización (103) de la ruta de vuelo por medio de la aeronave portadora, utilizando la navegación del misil no tripulado los datos de navegación de la aeronave portadora; e) realización de un análisis de imágenes en el misil no tripulado durante el vuelo, analizando un dispositivo de generación de imágenes del misil no tripulado las imágenes producidas de un trayecto anterior para determinar las estructuras topológicas o topográficas en él existentes y almacenando la información así obtenida sobre las estructuras topológicas o topográficas analizadas junto con los datos de imágenes, los datos de situación de vuelo y los datos de posición en un dispositivo de almacenamiento; f) transmisión de los datos del dispositivo de almacenamiento a un ordenador; g) elaboración (106) de un modelo de referencia tridimensional para aquellas estructuras topológicas o topográficas de las imágenes por satélite o vistas aéreas detectadas en el análisis de imágenes del paso e); h) cálculo de una vista bidimensional de una estructura topológica o topográfica sobre la base del modelo de referencia tridimensional de esta estructura topológica o topográfica en relación con un punto preestablecido de la ruta de vuelo teniendo en cuenta la posición de vuelo del misil en este punto; i) comparación de la vista bidimensional de la estructura topológica o topográfica con la estructura topológica o topográfica detectada en el análisis de imágenes del paso e) en este punto de la ruta de vuelo y determinación (108) de la calidad de coincidencia; j) modificación del modelo de referencia en el caso de que la calidad de coincidencia no alcance un valor preestablecido; k) repetición de los pasos h) hasta j).
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado Ambito TECNICO
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado.
En la planificacion de misiones militares que deben ser llevadas a cabo por misiles no tripulados, se elabora, por medio de imagenes de satelite o vistas aereas, un modelo de referencia topografico que un dispositivo de navegacion del misil no tripulado utiliza para orientarse por medio de imagenes o secuencias de imagenes tomadas por una cabeza buscadora del misil no tripulado. En este caso se seleccionan por regla general estructuras topograficas marcadas que se pueden reconocer en las vistas aereas o en las imagenes por satelite, almacenandose sus datos topograficos en un modelo de referencia tridimensional del terreno. En este modelo de referencia tridimensional del terreno, el dispositivo de navegacion del misil no tripulado puede orientarse, comparando las imagenes proporcionadas por la cabeza buscadora del misil no tripulado con el modelo de referencia tridimensional del terreno despues de una transformacion correspondiente en perspectiva. Especialmente en el control durante el vuelo de aproximacion al objetivo de un misil no tripulado es necesario permitir una orientacion lo mas precisa posible del misil, a fin de obtener una maximizacion del acierto en el tiro y una minimizacion de los danos colaterales. Para ello se seleccionan, por ejemplo, modelos lineales tridimensionales de estructuras topograficas como casas, calles o perfiles de terreno que se encuentran directamente alrededor del objetivo, a partir de las imagenes por satelite o de las vistas aereas, transformandose mediante ortorreferenciacion y georreferenciacion en una base de datos de terreno tridimensional lo mas precisa posible.
ESTADO DE LA TECNICA
Por el documento DE 38 30 496 C1 se conoce un dispositivo de deteccion de objetivos que funciona sobre la base de este procedimiento.
En la elaboracion de un modelo de referencia tridimensional del terreno puede producirse el problema de que el sensor que reproduce la imagen por satelite o la vista aerea trabaje en otra zona espectral diferente a la del sensor de reproduccion del misil no tripulado. Asf, el sensor que suministra la imagen por satelite funciona, por ejemplo, en la gama de luz visible, mientras que el sensor en el misil funciona en la gama infrarroja. Esto significa que el sensor de satelite registra preferentemente la luz solar reflejada por un perfil de terreno, mientras que el sensor en el misil registra la radiacion termica emitida por el perfil de terreno. Esto tiene como consecuencia que una seleccion realizada sobre la base de la imagen tomada con luz visible de un perfil de terreno para la elaboracion del modelo de referencia tridimensional del terreno no es reproducida, o solo debilmente, por el sensor del misil no tripulado y, por lo tanto, no puede ser reconocida, o solo con dificultad, por el misil no tripulado. Por otra parte, los perfiles de terreno que el sensor del misil podna extraer eficazmente de la imagen tomada por su cabeza buscadora, no pueden seleccionarse para la elaboracion del modelo de referencia tridimensional del terreno, dado que no resaltan en la imagen por satelite o solo lo hacen de forma borrosa.
Otras influencias que pueden dar lugar a diferencias de reproduccion en diferentes zonas espectrales son las condiciones atmosfericas respectivamente reinantes, asf como la hora del dfa o la epoca del ano en el respectivo momento de realizar la imagen. Asf, los perfiles de un estanque en verano por la noche pueden reconocerse claramente en el infrarrojo a causa de la acumulacion termica del agua, mientras que en una toma a la luz del dfa realizada con una camara en la gama de luz visible dichos perfiles posiblemente solo resalten de forma borrosa del entorno igualmente liso.
Otra problematica que puede producirse en la elaboracion de un modelo de referencia tridimensional del terreno para una mision con misil consiste en que para la elaboracion del modelo de referencia tridimensional del terreno se eligen perfiles de terreno de la imagen por satelite que en concreto pueden ser determinados de forma inequvoca respectivamente por sf mismos por separado por la cabeza buscadora del misil por medio de una extraccion de cantos de la imagen de la escena proporcionada por la cabeza buscadora del misil, pero en la perspectiva bidimensional que fotograffa la cabeza buscadora del misil no se pueden asignar tan claramente como aparecen en la vista tridimensional. El dispositivo de navegacion del misil no tripulado reconoce ciertamente los distintos cantos de terreno en la escena, sin embargo no puede asignarlos correcta y claramente a lmeas del modelo de referencia del terreno transformado, con lo que fracasa en conjunto la asignacion de la escena fotografiada a la perspectiva correspondiente del modelo de referencia del terreno, por lo que no es posible la navegacion del misil no tripulado a la vista de estos datos del terreno. Con ello se reduce claramente la precision del objetivo del misil no tripulado.
En la actualidad, el planificador de misiones militares solo dispone de una coleccion de normas de comportamiento mas o menos exactas por medio de las cuales podna evitar estos problemas a la hora de seleccionar los perfiles de terreno para la elaboracion de un modelo de referencia tridimensional del terreno. El planificador de misiones tampoco recibe confirmaciones despues de una mision llevada a cabo que le permitina optimizar sus decisiones de seleccion.
REPRESENTACION DE LA INVENCION
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El objetivo de la presente invencion consiste en indicar un procedimiento para la optimizacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado que conduzca a una mejor elaboracion de modelos de referencia tridimensionales del terreno utilizados para la navegacion de misiles no tripulados de modo que se reduzca considerablemente el riesgo de incumplimiento de una mision o el riesgo de que se produzcan danos colaterales.
Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento con los pasos indicados en la reivindicacion 1.
El procedimiento segun la invencion comprende a estos efectos los siguientes pasos:
a) elaboracion de un plan de mision que contiene los datos de navegacion de una ruta de vuelo prevista sobre la base de imagenes por satelite o vistas aereas mediante un ordenador de planificacion de misiones comprendiendo los datos de navegacion informacion sobre estructuras topologicas seleccionadas;
b) carga del plan de misiones en un ordenador de misiones del misil no tripulado;
c) montaje del misil no tripulado en una aeronave portadora;
d) realizacion de la ruta de vuelo por medio de la aeronave portadora utilizando la navegacion del misil no
tripulado los datos de navegacion de la aeronave portadora;
e) realizacion de un analisis de imagenes en el misil no tripulado durante el vuelo analizando un dispositivo de generacion de imagenes del misil no tripulado las imagenes producidas de un trayecto anterior para determinar las estructuras topologicas en el existentes y almacenando la informacion asf obtenida sobre las estructuras topologicas analizadas junto con los datos de imagenes, los datos de situacion de vuelo y los datos de posicion en un dispositivo de almacenamiento;
f) transmision de los datos del dispositivo de almacenamiento a un ordenador;
g) elaboracion de un modelo de referencia tridimensional para aquellas estructuras topologicas de las
imagenes por satelite o vistas aereas detectadas en el analisis de imagenes del paso e);
h) calculo de una vista bidimensional de una estructura topologica sobre la base del modelo de referencia tridimensional de esta estructura topologica en relacion con un punto preestablecido de la ruta de vuelo teniendo en cuenta la posicion de vuelo del misil en este punto;
i) comparacion de la vista bidimensional de la estructura topologica con la estructura topologica detectada en el analisis de imagenes del paso e) en este punto de la ruta de vuelo y determinacion de la calidad de coincidencia;
j) modificacion del modelo de referencia en el caso de que la calidad de coincidencia no alcance un valor preestablecido;
k) repeticion de los pasos h) hasta j)
VENTAJAS
El procedimiento recursivo del procedimiento segun la invencion permite en el caso individual concreto una optimizacion de la capacidad de navegacion del misil no tripulado para una utilizacion posterior planificada para la que el modelo de referencia tridimensional del terreno optimizado se puede almacenar. Por otra parte, el procedimiento segun la invencion permite elaborar estructuras topograficas tfpicas, por ejemplo, perfiles del terreno, y clasificarlas segun la calidad de su idoneidad para el reconocimiento, por lo que las estructuras topologicas resultantes y perfectamente reconocibles se pueden utilizar en la creacion del modelo de referencia tridimensional del terreno de futuras misiones, con preferencia tambien en otras regiones geograficas.
Se prefiere especialmente que la modificacion del modelo de referencia en el paso j) se lleve a cabo teniendo en cuenta los parametros debidos a la intemperie.
Otra variante de realizacion ventajosa del procedimiento segun la invencion se caracteriza por que la modificacion del modelo de referencia del paso j) se lleva a cabo teniendo en cuenta los parametros debidos a la hora del dfa.
Preferiblemente en el procedimiento se emplea un dispositivo de creacion de imagenes en el misil no tripulado que funciona en la gama de luz visible o de rayos infrarrojos. Un dispositivo de creacion de imagenes del misil no tripulado formado por un dispositivo de creacion de imagenes de radar tambien se puede emplear con preferencia.
El procedimiento se caracteriza preferiblemente por que se produce la comparacion de la informacion sobre estructuras topograficas mediante la deteccion de diferencias de contraste en la imagen creada, por lo que debido a la diferencia de contraste se detectan lmeas y perfiles de la estructura topografica.
A pesar de que la comparacion entre la vista bidimensional de la estructura topografica y la estructura topografica en el paso i) detectada en el analisis de imagen del paso e) en este punto de la ruta de vuelo tambien la puede llevar a cabo un operario debidamente formado se prefiere realizarla automaticamente por medio de un ordenador de procesamiento de imagenes del misil no tripulado.
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Tambien resulta ventajoso que la creacion del modelo de referencia del paso g) se lleve a cabo de forma manual, semiautomatica o automatica.
La elaboracion del plan de misiones del paso a) la realiza normalmente un operario debidamente formado, un as^ llamado planificador de misiones. Sin embargo tambien cabe la posibilidad de que en caso de existir una base de datos suficientemente grande y los correspondientes algoritmos de decision, el paso a) sea llevado a cabo exclusivamente por el ordenador de planificacion de misiones de manera automatica o al menos semiautomatica.
A continuacion y con referencia a los dibujos adjuntos se describen y explican mas detalladamente ejemplos de realizacion preferidos de la invencion con detalles de configuracion adicionales y otras ventajas.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Se ve en la:
Figura 1 una representacion esquematica de un misil no tripulado dotado debidamente para la puesta en practica del procedimiento segun la invencion;
Figura 2 una representacion esquematica de la aeroelectronica de un misil no tripulado debidamente configurado para la puesta en practica del procedimiento segun la invencion; y
Figura 3 un diagrama del proceso del procedimiento segun la invencion.
REPRESENTACION DE EJEMPLOS DE REALIZACION PREFERIDOS
En la figura 1 se representa esquematicamente un misil no tripulado 1 equipado debidamente para la puesta en practica del procedimiento segun la invencion. Para la realizacion del procedimiento este misil no tiene que corresponder al misil operacional utilizado en misiones militares. Basta con que el misil consista en un recipiente apto para ser utilizado en un vuelo portador que se puede montar, por ejemplo, en una estacion de armas correspondiente de un avion de combate y que presenta las mismas interfaces mecanicas y electricas, asf como la misma aeroelectronica que el misil operacional. Por regla general no se utilizara un misil inerte, o sea, ningun misil correspondiente al misil operacional sin cabeza de combate o sin equipo pirotecnico, dado que el misil operacional de este tipo solo se admite, debido a su construccion y uso, para un numero reducido de horas de vuelo de la aeronave portadora. Sin embargo, los recipientes de carga util tradicionales para aviones de combate tienen autorizacion para multiples horas de servicio, por lo que es posible dotar un recipiente de carga util correspondiente con la aeroelectronica y las interfaces de un misil operacional y utilizarlo despues para la puesta en practica del procedimiento segun la invencion.
En el misil 1 se monta un bastidor 2 (de aqrn en adelante definido tambien como “bastidor de aeroelectronica”) en el que se disponen al menos los elementos de aeroelectronica indicados a continuacion del misil operacional. Este bastidor de aeroelectronica recibe la aeroelectronica que presenta como mmimo los elementos indicados a continuacion:
- un ordenador principal (CWC) 20 dotado de una interfaz hacia la aeroelectronica de la aeronave portadora y que se encarga de la gestion del plan de misiones;
- un sistema de navegacion (NAVC) 21 con una unidad de medicion inercial (IMU) y con un receptor de navegacion por satelite (GPS);
- una cabeza buscadora (SIC) 30 que presenta un sensor reproductor y un sistema Gimbal y que esta unida a un ordenador de procesamiento de imagenes (IPC) 23 equipado con una tarjeta grafica para la visualizacion de los perfiles extrafdos de una escena de imagenes, asf como para la indicacion de la calidad de coincidencia (matching process);
- interfaces (campo TLP) 24 para la carga de un plan de misiones y para la carga de datos de codigo criptografico para el receptor de navegacion por satelite;
- una unidad de suministro de corriente (PS) 25 que, del mismo modo que en el misil operacional, prepara la energfa proporcionada por la aeronave portadora (normalmente 3 x 115 V 400 Hz) para los consumidores internos del misil y la suministra a los mismos;
- un modulo de telemetna 26 unido a las antenas de telemetna 26' montadas en el misil 1;
- un modulo de registro de imagenes 27 para el registro de imagenes fijas o datos de imagenes en movimiento.
Se preve ademas un modulo de enlace de datos 28 que permite el registro de los datos detectados y de las secuencias de imagenes de la cabeza buscadora en un modulo de memoria opcional, por ejemplo, en el modulo de registro de imagenes 27. Por otra parte, el modulo de enlace de datos 28 es capaz de proporcionar los datos detectados y/o las secuencias de imagenes de la cabeza buscadora a un sistema de transmision de datos de la aeronave portadora o a un equipo de transmision de datos integrado, por ejemplo, al modulo de telemetna 26, para que estos datos puedan transmitirse por radio, por ejemplo, a una estacion terrestre.
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Ademas, en el misil 1 se puede montar y conectar un altfmetro de radar (RALT) 29 que corresponde al altfmetro de radar del misil operacional.
No es absolutamente necesario que el misil 1 este dotado de un sistema de navegacion propio, sino que en su lugar los datos de navegacion de la aeronave portadora tambien pueden ponerse a disposicion del mismo a traves de la asf llamada conexion umbilical 10 entre la aeronave portadora (no mostrada) y la aeroelectronica del misil 1. Para el acoplamiento electrico y para el acoplamiento de datos con la aeronave portadora, el misil 1 se dota de una asf llamada interfaz umbilical 11 en la conexion umbilical 10.
Finalmente en el bastidor de aeroelectronica 2 del misil no tripulado 1 se preve en una botella de refrigerante un deposito de reserva de refrigerante 22 que sirve para la refrigeracion de la cabeza buscadora 30 configurada como cabeza buscadora infrarroja. Normalmente la cabeza buscadora 30 no se coloca en el bastidor de aeroelectronica 2, sino en la nariz del misil no tripulado 1 y se une a traves de lmeas de conexion 12 a la aeroelectronica y a traves de un conducto de fluido de refrigeracion 12' al deposito de reserva de refrigerante 22 en el bastidor de aeroelectronica 2.
La figura 2 muestra esquematicamente la accion combinada de los distintos elementos de la aeroelectronica que es la misma que en el misil operacional. En el caso de todos los modulos de la aeroelectronica se trata de modulos en serie originales del misil operacional. Para los elementos de registro y de enlace de datos previstos adicionalmente pueden utilizarse elementos comerciales configurados adecuadamente con autorizacion de vuelo.
La figura 2 muestra la conexion esquematica de los distintos elementos de aeroelectronica entre sf El modulo de enlace de datos 28, el ordenador principal 20, el sistema de navegacion 21 y el ordenador de procesamiento de imagenes 23 se conectan electricamente entre sf a traves de un bus de datos 4 para el intercambio de datos. Tambien se conecta al bus de datos 4 una interfaz 31 de un bloque de cabeza buscadora 3 que presenta la cabeza buscadora 30, asf como la unidad de medicion inercial 32.
La unidad de suministro de corriente 25 se conecta a traves de una lmea de suministro de corriente 13 de la conexion umbilical 10 a la interfaz umbilical 11, obteniendo a traves de la conexion umbilical 10 energfa electrica de la aeronave portadora.
El ordenador principal 20 y el sistema de navegacion 21 se conectan respectivamente a traves de una lmea de datos 14, 15 al campo de interfaz 24. En el campo de interfaz 24 se pueden conectar a la aeroelectronica, a traves de las lmeas correspondientes 24', 24'', un aparato de carga terrestre (Ground Loader Unit) 33 y un equipo 34 para la carga de codigos criptograficos para el receptor de satelite.
Al sistema de navegacion 21 se puede conectar ademas el altimetro de radar 29 por medio de una lmea de conexion 21'.
El ordenador de procesamiento de imagenes 23 esta en contacto, a traves de una primera lmea de senal 23', con la cabeza buscadora 30 y, a traves de una segunda lmea de senal 23'', al modulo de enlace de datos 28. La cabeza buscadora 30 esta en contacto con el deposito de reserva de refrigerante 22 a traves de un conducto de fluido de refrigeracion 12'.
Al modulo de enlace de datos 28 se le asigna un modulo de memoria 35 que se conecta para el intercambio de datos al modulo de enlace de datos 28 a traves de una primera lmea de enlace de datos 28'. Ademas se conecta al modulo de enlace de datos 28 a traves de una segunda lmea de enlace de datos 28'' un emisor 36 al que se conectan a su vez antenas exteriores 37 con una lmea de antena 37'.
Finalmente el modulo de enlace de datos 28 se conecta, a traves de una lmea de conexion de enlace de datos 16 que forma parte de la conexion umbilical 10, a la interfaz umbilical 11 y a traves de esta a la aeronave portadora.
La conexion umbilical 10 presenta ademas lmeas de intercambio de datos 17 a traves de las cuales se conecta la interfaz umbilical 11 y, por consiguiente, la aeronave portadora, al ordenador principal 20. Por ultimo, la conexion umbilical 10 tambien presenta una lmea de senal GpS 18 a traves de la cual el sistema de navegacion 21 se conecta a la interfaz umbilical 11 y, por consiguiente, a la aeronave portadora.
En la figura 2 puede verse, delimitada por una lmea discontinua, la zona 5 de la aeroelectronica que se preve adicionalmente, en comparacion con un misil en serie operacional, para la puesta en practica del procedimiento segun la invencion. Esta zona comprende fundamentalmente el modulo de enlace de datos 28, el modulo de memoria 35, el emisor 36 y las antenas de enlace de datos 37.
Adicionalmente a esta diferencia de hardware tambien se preve un software de ordenador principal 20 modificado en comparacion con el estandar en serie del misil operacional. Este derivado de software del software de mision operacional solo contiene aquellos elementos de software que son necesarios para el control del misil no tripulado concebido en especial para este procedimiento. Por el contrario, la interfaz umbilical 11 hacia la aeronave portadora corresponde a la que tambien esta prevista en el misil operacional. Lo mismo se aplica a la interfaz hacia la unidad de carga terrestre (GLU) 33 con la que se carga el plan de mision en la aeroelectronica del misil no tripulado 1. El equipo 34 para la carga de los codigos criptograficos para el receptor de satelite tambien corresponde al del misil operacional.
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El plan de mision cargado en la aeroelectronica 2 del misil no tripulado 1 configurado para el procedimiento segun la invencion se confecciona del mismo modo que un plan de mision para su aplicacion en un misil operacional y, por lo tanto, puede elaborarse con los mismos medios de planificacion que este. Por consiguiente puede utilizarse la misma infraestructura terrestre ya existente en las fuerzas militares para el misil operacional. La aeronave portadora, ya prevista para el lanzamiento del misil operacional, tambien puede utilizarse sin modificaciones como soporte del misil no tripulado 1 disenado para el procedimiento segun la invencion. De aqu se deduce tambien que el misil no tripulado 1 disenado para el procedimiento segun la invencion puede ser igualmente utilizado en tierra por personal de tierra para entrenar procesos operacionales del uso del misil, por ejemplo, para probar el misil, para cargar los planes de mision y los codigos criptograficos o para la colocacion del misil en una aeronave portadora o para probar la aeroelectronica.
La puesta en practica del procedimiento segun la invencion se describe a continuacion por medio del diagrama de flujo de la figura 3.
Las referencias en las reivindicaciones, en la descripcion y en los dibujos solo sirven para una mejor comprension de la invencion y no deben limitar el alcance de la proteccion.
En el paso del procedimiento 101 se seleccionan, a partir de una vista aerea existente o de una imagen por satelite, estructuras topograficas que parecen idoneas respectivamente como referencia de servicio aeronautico para una navegacion asistida por imagenes o como objetivo de ataque y que presentan similitudes topograficas geometricas con posibles objetivos operacionales. Estas estructuras se seleccionan de manera que las mismas puedan sobrevolarse sin peligro por medio de una aeronave portadora tripulada. En la eleccion se determinan y seleccionan las coordenadas de los puntos medios de las referencias de servicio aeronautico.
En el paso 102 se elabora, con los elementos de planificacion del misil operacional, un plan de mision cuya ruta de vuelo para la fase de crucero del misil no tripulado sobrevuela respectivamente las referencias de servicio aeronautico previamente elegidas y cuya trayectoria de objetivo finaliza en la referencia de servicio aeronautico determinada como blanco. Las referencias de servicio aeronautico no se modelan como modelos de georreferencia tridimensionales completos, sino que en el plan de mision solo se integran los respectivos puntos medios a modo de las asf llamadas pseudorreferencias de servicio aeronautico, orientandose la cabeza buscadora durante el sobrevuelo del misil no tripulado a la referencia de servicio aeronautico, de manera que durante el breve tiempo de sobrevuelo esta referencia de servicio aeronautico se mantenga en el campo visual de la cabeza buscadora. Por otra parte, este plan de mision incluye todos los demas elementos necesarios de un plan de mision operacional como el lugar previsto de separacion del misil no tripulado de la aeronave portadora (Releasepoint), puntos de ruta, puntos de control, base de datos del terreno, etc., como los que se incluyen tambien en el plano de mision en caso de una planificacion de mision operacional.
El plan de mision asf confeccionado se carga a continuacion en la aeroelectronica del misil 1 por medio de la unidad de carga terrestre (GLU) 33 a traves de una interfaz correspondiente en el campo de interfaz 24 y se graba en el ordenador principal 20. Esta carga del plan de mision se lleva a cabo del mismo modo que en caso de utilizacion de un misil operacional. Cuando sea necesario, los codigos criptograficos se cargan ademas en el receptor de satelite del sistema de navegacion 21 por medio del equipo 34 para la carga de los codigos criptograficos. Los equipos para el registro de datos y el aparato que presenta el deposito de refrigerante 22 se preparan debidamente para su uso.
El misil no tripulado 1 se monta a continuacion en una estacion de armas de la aeronave portadora determinada para la colocacion de un misil operacional, realizandose las pruebas en tierra segun estandar antes del despegue de la aeronave portadora.
A continuacion se lleva a cabo, en el paso 103, el vuelo portador del misil no tripulado en la aeronave portadora. Despues del despegue de la aeronave portadora se dirige al Releasepoint previamente planificado en el plan de mision, realizando la tripulacion de la aeronave portadora en este Releasepoint un Release simulado, es decir, una separacion simulada del misil no tripulado de la aeronave portadora. Sin embargo, en este Release simulado, que corresponde fundamentalmente a un lanzamiento de un misil operacional, las cajas de lanzamiento de bombas que fijan el misil no tripulado en la estacion de armas de la aeronave portadora no se abren y el suministro de energfa del misil no tripulado se mantiene a traves de la aeronave portadora.
El ordenador principal 20 del misil no tripulado simula durante la secuencia de Release el comportamiento de un misil operacional.
Una vez realizado el Release simulado, la aeronave portadora recorre con el misil no tripulado aun acoplado la ruta de vuelo preestablecida en el plan de mision del misil (trayectoria de crucero y de ataque), orientandose la cabeza buscadora del misil no tripulado al punto medio correspondiente respectivamente al aproximarse a una estructura topografica seleccionada en el paso 101. Las imagenes tomadas por la cabeza buscadora se aportan al ordenador de procesamiento de imagenes 23 y a continuacion este analiza las imagenes en virtud de diferencias de contraste detectando la presencia de lmeas y cantos. Acto seguido, las lmeas localizadas se insertan en la imagen respectivamente tomada, preferiblemente en color, por medio de la tecnica de superposicion. La secuencia de imagenes creada para cada estructura topografica se registra, junto con los datos de vuelo correspondientes y el angulo de lmeas visuales de la cabeza buscadora, en un modulo de memoria de la aeroelectronica. Dado que para cada estructura topografica solo se incluye su punto medio en el plan de mision, el ordenador de procesamiento de imagenes no realiza en este momento ninguna comparacion, es decir, ninguna asignacion de los perfiles de escena
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bidimensionales extrafdos de la imagen a una perspectiva bidimensional respectivamente calculada de un modelo de georreferencia. Por este motivo no es necesario instalar en el ordenador de procesamiento de imagenes un software de evaluacion especial. Para el almacenamiento de estos datos, la senal GPS de la aeronave portadora esta a disposicion del receptor de satelite del misil no tripulado y los datos de navegacion de la aeronave portadora se transmiten dclicamente, a traves de la conexion umbilical l0 y del bus de datos 4, a la aeroelectronica del misil no tripulado, de manera que el sistema de navegacion del misil no tripulado pueda navegar con una alta precision.
Una vez realizado el vuelo del plan de mision, la aeronave portadora aterriza incluido el misil no tripulado montado en la misma. A continuacion, las secuencias de video almacenadas se seleccionan de la memoria de datos en el paso 104 y se registran en una estacion de planificacion de mision habitual configurada para el uso operacional.
Ahora el planificador de mision analiza en el paso 105 en la estacion de planificacion de mision cada secuencia de imagenes y compara las lmeas extrafdas del ordenador de procesamiento de imagenes del misil no tripulado con las estructuras incluidas en la respectiva imagen por satelite a la que se ha recurrido para la planificacion de la mision. De este modo, el planificador de mision puede recopilar valores empmcos, influyendo las diferentes zonas espectrales del sensor de imagen en el satelite y del sensor de imagen en el misil en la conformacion de lmeas y cantos. Los efectos de aprendizaje se obtienen igualmente con respecto a la influencia de las condiciones atmosfericas, asf como de las caractensticas debidas a la hora del dfa y a la epoca del ano.
El planificador de mision elabora en el paso 106, de un modo habitual para cada estructura topografica seleccionada, un modelo de georreferencia tridimensional, seleccionando aquellas lmeas y/o cantos de la respectiva imagen por satelite que tambien se han extrafdo del ordenador de procesamiento de imagenes del misil no tripulado en la secuencia de imagenes correspondiente. Esta elaboracion del modelo de georreferencia tridimensional puede llevarse a cabo manual o semiautomaticamente. Un modelo de georreferencia es una estructura existente en el paisaje real reproducida como modelo lineal tridimensional. Si se conoce la direccion visual, es posible calcular a partir de este modelo lineal tridimensional una perspectiva bidimensional que se ve en este angulo visual (angulo de Euler).
En la estacion de planificacion de mision se instala de forma ejecutable el software para la segmentacion y la comparacion (Matching) que tambien funciona en el ordenador de procesamiento de imagenes 23 del misil operacional no tripulado. A continuacion, en el paso 107, se aportan al algoritmo de este software el modelo de georreferencia tridimensional, la secuencia de video inclusive los datos de vuelo asignados a cada imagen (posicion, velocidad y angulo de Euler), asf como el angulo visual de la cabeza buscadora en la toma de cada imagen. Por consiguiente, el algoritmo es capaz de calcular para cada imagen, a partir de la posicion de vuelo actual, una perspectiva bidimensional del modelo de georreferencia tridimensional, de elaborar a continuacion a partir de esta perspectiva bidimensional una estructura de referencia bidimensional de lmeas y cantos, de comparar esta estructura de referencia bidimensional con las lmeas extrafdas en el paso 103 por el ordenador de procesamiento de imagenes 23 del misil no tripulado 1 de una escena tomada y de asignar las lmeas extrafdas a las lmeas derivadas de la estructura de referencia bidimensional.
En el paso 108 el planificador de mision valora si esta asignacion se realiza de forma inequvoca en base a distintos criterios de calidad proporcionados por el algoritmo y que estos tambien se aplican en el misil operacional. Ademas, los diferentes tipos de lmeas (lmeas extrafdas, lmeas no asignadas, lmeas de la estructura de referencia bidimensional, lmeas extrafdas y asignadas a la estructura de referencia bidimensional) se representan al planificador de mision de distintos colores, con lo que obtiene una impresion optica de la calidad de la asignacion.
Si no se produce ninguna asignacion inequvoca o solo una asignacion de una calidad insuficiente, el planificador de mision modifica el modelo de georreferencia tridimensional volviendo al paso 105 y ejecutando de nuevo el paso 105, asf como los pasos siguientes 106 a 108 con parametros modificados.
En este caso el planificador de mision modifica en la nueva ejecucion del paso 106 el modelo de referencia tridimensional hasta ajustar el mejor resultado de asignacion para la respectiva secuencia de imagenes. Si no se ajusta ninguna calidad de asignacion satisfactoria, puede ser debido a los siguientes motivos:
- los errores geometricos y/o geograficos del modelo de georreferencia tridimensional que se producen en la ortorreferenciacion y la georreferenciacion son demasiado grandes, con lo que resultan estructuras de referencia bidimensional erroneas. Este error puede detectarse durante la simulacion de asignacion en las correspondientes diferencias de elementos de la estructura de referencia bidimensional con respecto a las lmeas extrafdas;
- los datos de vuelo registrados son demasiado inexactos, con lo que tambien resultan estructuras de referencia bidimensionales erroneas. Esta imprecision de navegacion puede detectarse mediante el analisis del comportamiento del GPS registrado (por ejemplo, ninguna conexion a un numero suficiente de satelites) o tambien mediante la comparacion con los datos de navegacion registrados de la aeronave portadora;
- la estructura topografica no es adecuada para este procedimiento de extraccion de cantos y de asignacion del modelo de referencia.
Si en el caso del modelo de georreferencia tridimensional se trata del modelo de referencia de un objetivo de ataque, puede comprobarse con la simulacion si la calidad de asignacion es suficiente para que un dispositivo de seguimiento del objetivo (rastreador de objetivo) previsto en el misil operacional pueda registrar y seguir el objetivo.
Una vez llevado a cabo este procedimiento y despues de conseguir una calidad de asignacion aceptable, el modelo 5 de georreferencia tridimensional asf optimizado puede integrarse en el plan de mision para su verificacion. El plan de mision asf modificado se carga de nuevo en un misil no tripulado preparado para el vuelo portador y la aeronave portadora tripulada, incluido el misil no tripulado acoplado, realiza de nuevo el vuelo del plan de mision siguiendo la ruta de vuelo previamente planificada. En este vuelo de verificacion se lleva a cabo para cada estructura topografica la asignacion de los cantos y lmeas extrafdas por el ordenador de procesamiento de datos de las imagenes tomadas 10 por el sensor del misil no tripulado a las estructuras lineales del modelo de referencia tridimensional. Las secuencias de imagenes correspondientes se registran y mas adelante se analiza su calidad de asignacion en la estacion de planificacion de mision. Por consiguiente, el planificador de mision puede determinar si su revision del modelo de referencia ha sido satisfactoria, pudiendo de este modo obtener los efectos de aprendizaje correspondientes y, si es necesario, seguir optimizando el modelo de georreferencia tridimensional.
15 En lugar de una aeronave portadora tripulada, el misil no tripulado tambien se puede montar en una aeronave portadora no tripulada, por ejemplo, en una aeronave portadora practicamente invisible para el reconocimiento de radares. Esta combinacion es capaz de infiltrarse en terreno enemigo de forma inadvertida y muy baja y explorar las estructuras topograficas que se tienen en cuenta en una posterior accion operacional para la navegacion asistida por imagenes y la deteccion del objetivo. De este modo es posible elaborar planes de mision operacionales optimizados 20 in situ en los que la precision de tiro aumenta considerablemente, reduciendose claramente los danos colaterales producidos.
Para acelerar todo el proceso del procedimiento, las secuencias de imagenes tomadas por la cabeza buscadora y los datos de navegacion y los datos del angulo de vision correspondientes tambien pueden transmitirse telemetricamente durante el vuelo a traves de una conexion de datos por radio a una estacion de planificacion de 25 mision, de manera que pueda realizarse allf la correspondiente valoracion y optimizacion del plan de mision incluso durante el sobrevuelo de un terreno.
Las referencias en las reivindicaciones, en la descripcion y en los dibujos solo sirven para una mejor comprension de la invencion y no deben limitar el alcance de la proteccion.
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Lista de referencias Las mismas describen:
1 Misil no tripulado
2 Bastidor de aeroelectronica
4 Bus de datos
10 Conexion umbilical
11 Interfaz umbilical
12 Lmea de conexion
12' Conducto de fluido de refrigeracion
16 Lmea de conexion de enlace de datos
17 Lmeas de intercambio de datos
18 Lmea de senal
20 Ordenador principal (CWC)
21 Sistema de navegacion (NAVC)
21' Lmea de conexion
22 Deposito de reserva de refrigerante
23 Ordenador de procesamiento de imagenes (IPC)
23' Primera lmea de senal
23'' Segunda lmea de senal
24 Interfaces (Campo TLP)
25 Unidad de suministro de corriente (PS)
26'
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5 28'
28''
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30 33
10 34
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37 37'
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Modulo de telemetna Antenas de telemetna Modulo de registro de imagenes Modulo de enlace de datos Primera lmea de enlace de datos Segunda lmea de enlace de datos Altfmetro de radar (RALT)
Cabeza buscadora (SIC)
Unidad de carga terrestre (GLU)
Equipo para la carga de los codigos criptograficos
Modulo de memoria
Emisor
Antena externa Lmea de antena
Claims (8)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado (1) con los pasos:a) elaboracion (102) de un plan de mision que contiene datos de navegacion de una ruta de vuelo planificada sobre la base de tomas por satelite o vistas aereas por medio de un ordenador de planificacion de mision, incluyendo los datos de navegacion informacion sobre estructuras topologicas o topograficas seleccionadas;b) carga del plan de mision en un ordenador de mision del misil no tripulado;c) montaje del misil no tripulado en una aeronave portadora;d) realizacion (103) de la ruta de vuelo por medio de la aeronave portadora, utilizando la navegacion del misil no tripulado los datos de navegacion de la aeronave portadora;e) realizacion de un analisis de imagenes en el misil no tripulado durante el vuelo, analizando un dispositivo de generacion de imagenes del misil no tripulado las imagenes producidas de un trayecto anterior para determinar las estructuras topologicas o topograficas en el existentes y almacenando la informacion asf obtenida sobre las estructuras topologicas o topograficas analizadas junto con los datos de imagenes, los datos de situacion de vuelo y los datos de posicion en un dispositivo de almacenamiento;f) transmision de los datos del dispositivo de almacenamiento a un ordenador;g) elaboracion (106) de un modelo de referencia tridimensional para aquellas estructuras topologicas o topograficas de las imagenes por satelite o vistas aereas detectadas en el analisis de imagenes del paso e);h) calculo de una vista bidimensional de una estructura topologica o topografica sobre la base del modelo de referencia tridimensional de esta estructura topologica o topografica en relacion con un punto preestablecido de la ruta de vuelo teniendo en cuenta la posicion de vuelo del misil en este punto;i) comparacion de la vista bidimensional de la estructura topologica o topografica con la estructura topologica o topografica detectada en el analisis de imagenes del paso e) en este punto de la ruta de vuelo y determinacion (108) de la calidad de coincidencia;j) modificacion del modelo de referencia en el caso de que la calidad de coincidencia no alcance un valor preestablecido;k) repeticion de los pasos h) hasta j).
- 2. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la modificacion del modelo de referencia se lleva a cabo en el paso j) teniendo en cuenta parametros debidos a la intemperie.
- 3. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la modificacion del modelo de referencia se lleva a cabo en el paso j) teniendo en cuenta parametros condicionados por la hora del dfa.
- 4. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo de creacion de imagenes del misil no tripulado funciona en la gama de la luz visible o de la radiacion infrarroja.
- 5. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el dispositivo de creacion de imagenes es un dispositivo de creacion de imagenes de radar.
- 6. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la comparacion de la informacion sobre estructuras topologicas o topograficas se lleva a cabo mediante la deteccion de diferencias de contraste en la imagen generada, detectandose en virtud de la diferencia de contraste lmeas y cantos de la estructura topologica o topografica.
- 7. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la comparacion en el paso i) es realizada automaticamente por un ordenador de procesamiento de imagenes del misil no tripulado.
- 8. Procedimiento para la optimacion de la navegacion automatica asistida por imagenes de un misil no tripulado segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la elaboracion del modelo de referencia se lleva a cabo en el paso g) de forma manual, semiautomatica o automatica.
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