本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法。本方法根據(jù)目標(biāo)定位數(shù)據(jù)與自身位置信息采用空間兩點(diǎn)幾何算法，實(shí)時(shí)計(jì)算載體瞄準(zhǔn)線的空間姿態(tài)，再結(jié)合載體空間姿態(tài)和空間坐標(biāo)變換原理計(jì)算瞄準(zhǔn)線相對于載體坐標(biāo)系的空間角度，將該角度送給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整轉(zhuǎn)臺的相應(yīng)空間姿態(tài)，從而完成對目標(biāo)的地理跟蹤。本方法從原理上區(qū)別于圖像跟蹤方法，因此不受云霧和障礙物的影響，若在飛行器上使用可避免因劇烈震動(dòng)或視線遮擋而丟失目標(biāo)的問題，顯著提高了戰(zhàn)場武器系統(tǒng)的偵察與搜跟能力。本發(fā)明專利技術(shù)也可用于各種制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引裝置，以提高對地目標(biāo)的精確打擊能力。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光電偵察與目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域，主要涉及一種對目標(biāo)的地理跟蹤方法，尤其涉及一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代武器系統(tǒng)的光電跟蹤儀具有對目標(biāo)偵察與搜索跟蹤的功能。目前的自動(dòng)跟蹤功能按照目標(biāo)探測器的形式分為激光、紅外、電視三種跟蹤方式。這三種跟蹤方式的基本原 理為當(dāng)目標(biāo)探測器捕獲到目標(biāo)后，由CCD(電荷耦合器件)將目標(biāo)場景轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D像，再由信號處理單元對圖像進(jìn)行脫靶測量后自動(dòng)輸出脫靶量，然后取差器將脫靶量變?yōu)殡娦盘栕鳛榻瞧盍克腿胨欧刂茊卧詈笥伤欧刂茊卧{(diào)整光電跟蹤儀的瞄準(zhǔn)線角度，從而減小跟蹤誤差，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。但是應(yīng)用這些跟蹤方法的前提是探測器必須清晰捕獲目標(biāo)場景，如果目標(biāo)受到云霧、障礙物遮擋，或背景環(huán)境與目標(biāo)物光譜特性對比度差，就會使得用探測器得到的目標(biāo)場景效果不理想，導(dǎo)致光電跟蹤儀對目標(biāo)跟蹤精度差甚至丟失目標(biāo)，降低武器系統(tǒng)偵察與搜跟能力。后來又出現(xiàn)利用地理信息實(shí)現(xiàn)跟蹤的方法。《航空計(jì)算機(jī)》期刊2012年3月刊登了題目是《無人機(jī)光電載荷地理跟蹤控制研究》的論文。該論文介紹一種能在光電偵察無人機(jī)光電載荷上使用的地理跟蹤方法及系統(tǒng)。文中提出在有操縱震蕩或云層遮擋時(shí)，采用圖像跟蹤技術(shù)會丟失目標(biāo)，所以引入地理跟蹤方法做為圖像跟蹤方法的輔助手段，可解決對目標(biāo)快速捕獲的問題。該方法首先根據(jù)載機(jī)空間姿態(tài)計(jì)算載機(jī)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的角度旋轉(zhuǎn)關(guān)系，隨后將地理坐標(biāo)系下的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成載機(jī)坐標(biāo)系下的“偽目標(biāo)”，然后在載機(jī)坐標(biāo)系下計(jì)算“偽目標(biāo)”的空間矢量角，再將得到的空間角度值輸入給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺角度，即可快速捕獲目標(biāo)。論文提供的技術(shù)方案中沒有提出光電載荷系統(tǒng)的光軸與慣性軸需要重合的要求，因此僅僅依靠計(jì)算目標(biāo)的空間矢量角并將其輸入給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺角度，只能使目標(biāo)出現(xiàn)在攝像機(jī)的視場內(nèi)，不能保證目標(biāo)在視場的靶心位置。所以單獨(dú)采用論文中的地理跟蹤方法，不能保持對目標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種在光軸與慣性軸重合的前提下能單獨(dú)使用的地理跟蹤方法。本專利技術(shù)提供的地理跟蹤方法包括以下步驟第一步，采集目標(biāo)定位裝置輸出的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(λ，L，h)和當(dāng)前載機(jī)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)ΨΑ, ΘΑ, Ya，S)，其中λ，L，h分別是目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、諱度和高度分別是載機(jī)的當(dāng)前經(jīng)度、緯度和高度，VA，ΘΑ，γΑ分別是載機(jī)在地里坐標(biāo)系下的當(dāng)前航向角、俯仰角和橫滾角，S是當(dāng)前載機(jī)到目標(biāo)點(diǎn)的距離；第二步，用以下公式計(jì)算載機(jī)與目標(biāo)點(diǎn)在水平面投影中由載機(jī)投影到目標(biāo)點(diǎn)投影矢量線段的北向夾角σ :本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法，其特征在于：該方法包括以下操作步驟：第一步，采集目標(biāo)定位裝置輸出的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(λ，L，h)和當(dāng)前載機(jī)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)(λ1，L1，h1，ψA，θA，γA，S)，其中λ，L，h分別是目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度和高度；λ1，L1，h1分別是載機(jī)的當(dāng)前經(jīng)度、緯度和高度，ψA，θA，γA分別是載機(jī)在地里坐標(biāo)系下的當(dāng)前航向角、俯仰角和橫滾角，S是當(dāng)前載機(jī)到目標(biāo)點(diǎn)的距離；第二步，用以下公式計(jì)算載機(jī)與目標(biāo)點(diǎn)在水平面投影中由載機(jī)投影到目標(biāo)點(diǎn)投影矢量線段的北向夾角σ：σ=arctan|λ-λ1|×RM×cosL1|L-L1|×RNRM＝Re(1？2e+3esin2L1)RN＝Re(1+esin2L1)其中，RM是載機(jī)當(dāng)前位置的子午圈曲率半徑，RN是載機(jī)當(dāng)前位置的卯酉圈曲率半徑，e是扁率，Re是地球橢球體長軸半徑；第三步，用以下公式計(jì)算瞄準(zhǔn)線指向目標(biāo)點(diǎn)的航向角ψb：當(dāng)λ＞λ1且L＞L1？？ψb＝σ當(dāng)λ＞λ1且L＜L1？？ψb＝180°？σ當(dāng)λ＜λ1且L＜L1？？ψb＝180°+σ當(dāng)λ＜λ1且L＞L1？？ψb＝？σ當(dāng)λ＝λ1且L＞L1？？ψb＝0°當(dāng)λ＝λ1且L＜L1？？ψb＝180°當(dāng)λ＜λ1且L＝L1？？ψb＝？90°當(dāng)λ＞λ1且L＝L1？？ψb＝90°第四步，用以下公式計(jì)算瞄準(zhǔn)線與水平面夾角δ：δ=arcsin|h-h1|S第五步，用以下公式計(jì)算瞄準(zhǔn)線指向目標(biāo)點(diǎn)的俯仰角θb：當(dāng)h＞h1？？θb＝δ當(dāng)h＜h1？？θb＝？δ第六步，計(jì)算地理坐標(biāo)系到載機(jī)坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣CAn=cosγAcosψA+sinγAsinψAsinθAsinψAcosθAsinγAcosψA-cosγAsinψAsinθA-cosγAsinψA+sinγAcosψAsinθAcosψAcosθA-sinγAsinψA-cosγAcosψAsinθA-sinγAcosθAsinθAcosγAcosθA第七步，計(jì)算瞄準(zhǔn)線到地理坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣Cnb=cosψb-sinψb0sinψbcosθbcosψbcosθbsinθb-sinψbsinθb-cosψbsinθbcosθb第八步，計(jì)算瞄準(zhǔn)線到載機(jī)坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣CAb=Cnb*CAn=C1(1,1)C1(2,1)C1(3,1)C1(1,2)C1(2,2)C1(3,2)C1(1,3)C1(2,3)C1(3,3)式中，C1(i，j)且(i＝1，2，3？？j＝1，2，3)是矩陣的各項(xiàng)元素；第九步，計(jì)算載機(jī)光軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺的俯仰角β、方位角α和橫滾角χ：9.1用以下公式計(jì)算載機(jī)光軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺的俯仰角β、參考橫滾角γC和參考方位角ψC：β＝arcsin？C1(3，2)γC=arctan(-C1(3,1)C1(3,3))ψC=arctan(C1(1,2)C1(2,2))9.2用以下判別公式計(jì)算載機(jī)光軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺方位角α：當(dāng)C1(2，2)→0且C1(1，2)＞0？？α＝90°當(dāng)C1(2，2)→0且C1(1，2)＜0？？？？α＝？90°當(dāng)C1(2，2)＞0？？？？？？？？？？？？？？？？？α＝ψC當(dāng)C1(2，2)＜0且C1(1，2)＞0？？？？α＝ψC+180°當(dāng)C1(2，2)＜0且C1(1，2)＜0？？？？α＝ψC？180°9.3用以下判別公式計(jì)算載機(jī)光軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺橫滾角χ：當(dāng)C1(3，3)＞0？？？？？？？？？？？？χ＝γC當(dāng)C1(3，3)＜0且γC＞0？？？？χ＝γC？180°當(dāng)C1(3，3)＜0且γC＜0？？？？χ＝γC+180°第十步，將計(jì)算獲得的載機(jī)光軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺的方位角α、俯仰角β、橫滾角χ傳輸給伺服控制單元；第十一步，重復(fù)執(zhí)行第一步到第十步，直到上級系統(tǒng)發(fā)出地理跟蹤結(jié)束指令后結(jié)束。FSA00000782611100022.tif,FSA00000782611100024.tif,FSA00000782611100026.tif,FSA00000782611100028.tif...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法，其特征在于該方法包括以下操作步驟 第一步，采集目標(biāo)定位裝置輸出的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(λ，L，h)和當(dāng)前載機(jī)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)(A1, L^h1, ΨΑ, ΘΑ, Ya，S)，其中λ，L，h分別是目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、諱...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳穎，紀(jì)明，陳文建，張建峰，馬忠孝，唐超，李穎娟，易科，扈宇姝，許開鑾，韓峰，張夏疆，
申請(專利權(quán))人：中國兵器工業(yè)第二零五研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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