一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法技术方案

一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，通过对二级平台进行实时定位和姿态测量，并结合外引导提供的目标位置数据，利用工控机对相关数据进行解析计算，给出导引头的俯仰、方位指向角度，并驱动伺服转台转动使目标处于视场范围之内，进一步提升装备搜索、识别、捕获目标的效率，满足试验及训练任务需求。

【技术实现步骤摘要】
一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法
：本专利技术涉及的是一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，主要应用于电视制导武器的各种无源、有源干扰装备的试验与训练。
技术介绍
：电视导引头模拟系统主要应用于电视制导武器的各种无源、有源干扰装备的试验与训练。在实际使用中发现，该装备对地面静止目标或者低速运动目标进行搜索时，捕获较为容易，但对空中目标，特别是快速移动的目标，难以准确识别和及时捕获。
技术实现思路
：为了克服上述的不足，本专利技术提供了一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，包括如下步骤：1)外引导数据通过外引导装置获取目标数据，将目标数据传递到工控计算机或者将目标数据和外引导装置位置传递到工控计算机；2)外引导数据预处理运用卡尔曼滤波理论，对外引导数据预处理，使电视导引头模拟系统在接收到目标数据后，能够对跳变、乱码数据进行判断剔除，并结合数据传输时延预测目标当前位置，同时在数据量小于10Hz时，可以对目标数据进行插值或平滑处理，以保证引导信息的准确性和连续性，最终获得目标的准确位置信息；3)坐标系转换构建WGS84坐标系，并根据步骤2)中目标的位置信息转换目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标；构建“北天东”坐标系，并根据目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标结合二级平台的位置数据，转换目标在平台“北天东”坐标系中的坐标；构建平台体轴坐标系，并根据目标在平台“北天东”坐标系中的坐标结合二级平台的姿态数据，转换目标在平台体轴坐标系中的坐标；构建导引头体轴坐标系，并根据目标在平台体轴坐标系中的坐标结合导引头回转中心与二级平台之间的距离，转换目标在导引头体轴坐标系中的坐标；4)计算导引头相对目标的俯仰角与方位角；5)经过俯仰角、方位角的小范围修正，得出导引头的俯仰、方位指向角度，并驱动伺服转台转至相应角度；6)若目标位于电视摄像机视场之内，则外引导结束，否则继续实施外引导。所述步骤1)中的外引导装置是雷达，所述外引导装置位置包括雷达部署的经度、纬度、高度，目标数据为目标的斜距、方位、高程数据。所述步骤1)中的外引导装置是GPS或北斗，所述目标数据是目标的经度、纬度和高度。所述WGS84坐标系定义如下：WGS84坐标系oexeyeze，原点oe为地球质心；oexe轴由地心指向BIH1984.0的零度子午面和BIH1984.0协议地球赤道的交点；oeze轴由地心指向BIH1984.0定义的协议地球极的方向；oeye轴与oexe轴、oeze轴垂直，构成右手坐标系；所述平台“北天东”坐标系定义如下：平台“北天东”坐标系otxtytzt，原点ot为二级平台与伺服转台的固联中心点；otxt轴位于水平面内，并指向正北向；otyt轴沿大地垂线方向指向天；otzt轴与otxt轴、otyt轴垂直，构成右手坐标系，指向正东向；所述平台体轴坐标系定义如下：平台体轴坐标系otxbybzb原点ot为二级平台与伺服转台的固联中心点；otxb轴位于平台所在平面上，并指向平台正前方为正；otyb轴垂直于平台所在平面，且垂直向上为正；otzb轴与otxb轴、otyb轴垂直，构成右手坐标系；所述导引头体轴坐标系定义如下：导引头体轴坐标系oxyz，原点o为导引头方位旋转轴与俯仰旋转轴的交点；ox轴垂直于0°方位角和0°俯仰角情况下方位旋转轴与俯仰旋转轴所在平面，且指向导引头前方为正；oy轴为导引头方位旋转轴所在轴线，且指向上方为正；oz轴与ox轴、oy轴垂直，构成右手坐标系。所述步骤3)中目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标通过如下方法换到平台“北天东”坐标系中：假设某点在WGS84坐标系中的大地坐标为(Lp,Bp,hp)，Lp为经度，Bp为纬度，hp为目标沿法线到椭球面的距离(椭球面高程，简称大地高)，则该点在该坐标系中对应的空间直角坐标(xep,yep,zep)为：式中：其中：长半轴a＝6378137m，第一偏心率平方e2＝0.00669437999013；下面，通过坐标系的三次旋转来实现WGS84坐标系oexeyeze到平台“北天东”坐标系otxtytzt的转换，其中ot在WGS84坐标系的大地坐标为(Lep,Bep,hep)，对应的空间直角坐标为(xep,yep,zep)。①坐标系oexeyeze绕oeze轴逆时针旋转角度-(90°-Lep)，得到坐标系oex1y1ze：②坐标系oex1y1ze绕oex1轴逆时针旋转角度Bep，得到坐标系oex1y2z1：③坐标系oex1y2z1绕oey2轴逆时针旋转角度-90°，得到坐标系oex2y2z2：故WGS84坐标系oexeyeze到平台“北天东”坐标系otxtytzt的转换矩阵为：因而，假设目标点M在WGS84坐标系oexeyeze中的大地坐标为(LeM,BeM,heM)，通过式(1)可计算出M点的空间直角坐标(xeM,yeM,zeM)，则其在平台“北天东”坐标系otxtytzt中的坐标值(xtM,ytM,ztM)为：所述步骤3)中目标在平台“北天东”坐标系中的坐标通过如下方法转换到平台体轴坐标系：平台“北天东”坐标系otxtytzt转换到平台体轴坐标系otxbybzb需要3个角度，即二级平台的俯仰角θ、偏航角横滚角γ；①坐标系otxtytzt绕otxt轴逆时针旋转γ，得到坐标系otxty1z1：②坐标系otxty1z1绕oty1逆时针旋转得到坐标系otx1y1z2：③坐标系otx1y1z2绕otz2逆时针旋转θ得平台体轴坐标系otx2y2z2：故平台“北天东”坐标系otxtytzt到平台体轴坐标系otxbybzb的转换矩阵为：因而，目标点M在平台体轴坐标系otxbybzb中的坐标值(xbM,ybM,zbM)为：所述步骤3)中目标在平台体轴坐标系中的坐标通过如下方法转换到导引头体轴坐标系：假设|oot|＝Δy(固定值，可测量得出)，则目标点M在导引头体轴坐标系oxyz的坐标值(xM,yM,zM)为：所述步骤4)中导引头相对目标的俯仰角与方位角计算方法：由空间位置关系可知：因而，由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性：本专利技术提供的一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，通过对二级平台进行实时定位和姿态测量，并结合外引导提供的目标位置数据，利用工控机对相关数据进行解析计算，给出导引头的俯仰、方位指向角度，并驱动伺服转台转动使目标处于视场范围之内，进一步提升装备搜索、识别、捕获目标的效率，满足试验及训练任务需求。附图说明：图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，其特征在于：/n包括如下步骤：/n1)外引导数据/n通过外引导装置获取目标数据，将目标数据传递到工控计算机或者将目标数据和外引导装置位置传递到工控计算机；/n2)外引导数据预处理/n运用卡尔曼滤波理论，对外引导数据预处理，使电视导引头模拟系统在接收到目标数据后，能够对跳变、乱码数据进行判断剔除，并结合数据传输时延预测目标当前位置，同时在数据量小于10Hz时，可以对目标数据进行插值或平滑处理，以保证引导信息的准确性和连续性，最终获得目标的准确位置信息；/n3)坐标系转换/n构建WGS84坐标系，并根据步骤2)中目标的位置信息转换目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标；/n构建“北天东”坐标系，并根据目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标结合二级平台的位置数据，转换目标在平台“北天东”坐标系中的坐标；/n构建平台体轴坐标系，并根据目标在平台“北天东”坐标系中的坐标结合二级平台的姿态数据，转换目标在平台体轴坐标系中的坐标；/n构建导引头体轴坐标系，并根据目标在平台体轴坐标系中的坐标结合导引头回转中心与二级平台之间的距离，转换目标在导引头体轴坐标系中的坐标；/n4)计算导引头相对目标的俯仰角与方位角；/n5)经过俯仰角、方位角的小范围修正，得出导引头的俯仰、方位指向角度，并驱动伺服转台转至相应角度；/n6)若目标位于电视摄像机视场之内，则外引导结束，否则继续实施外引导。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，其特征在于：
包括如下步骤：
1)外引导数据
通过外引导装置获取目标数据，将目标数据传递到工控计算机或者将目标数据和外引导装置位置传递到工控计算机；
2)外引导数据预处理
运用卡尔曼滤波理论，对外引导数据预处理，使电视导引头模拟系统在接收到目标数据后，能够对跳变、乱码数据进行判断剔除，并结合数据传输时延预测目标当前位置，同时在数据量小于10Hz时，可以对目标数据进行插值或平滑处理，以保证引导信息的准确性和连续性，最终获得目标的准确位置信息；
3)坐标系转换
构建WGS84坐标系，并根据步骤2)中目标的位置信息转换目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标；
构建“北天东”坐标系，并根据目标在WGS84坐标系中的空间直角坐标结合二级平台的位置数据，转换目标在平台“北天东”坐标系中的坐标；
构建平台体轴坐标系，并根据目标在平台“北天东”坐标系中的坐标结合二级平台的姿态数据，转换目标在平台体轴坐标系中的坐标；
构建导引头体轴坐标系，并根据目标在平台体轴坐标系中的坐标结合导引头回转中心与二级平台之间的距离，转换目标在导引头体轴坐标系中的坐标；
4)计算导引头相对目标的俯仰角与方位角；
5)经过俯仰角、方位角的小范围修正，得出导引头的俯仰、方位指向角度，并驱动伺服转台转至相应角度；
6)若目标位于电视摄像机视场之内，则外引导结束，否则继续实施外引导。


2.根据权利要求1所述的一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，其特征在于：所述步骤1)中的外引导装置是雷达，所述外引导装置位置包括雷达部署的经度、纬度、高度，目标数据为目标的斜距、方位、高程数据。


3.根据权利要求1所述的一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，其特征在于：所述步骤1)中的外引导装置是GPS或北斗，所述目标数据是目标的斜距、方位、高程数据。


4.根据权利要求1所述的一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法，其特征在于：所述WGS84坐标系定义如下：WGS84坐标系oexeyeze，原点oe为地球质心；oexe轴由地心指向BIH1984.0的零度子午面和BIH1984.0协议地球赤道的交点；oeze轴由地心指向BIH1984.0定义的协议地球极的方向；oeye轴与oexe轴、oeze轴垂直，构成右手坐标系；
所述平台“北天东”坐标系定义如下：平台“北天东”坐标系otxtytzt，原点ot为二级平台与伺服转台的固联中心点；otxt轴位于水平面内，并指向正北向；otyt轴沿大地垂线方向指向天；otzt轴与otxt轴、otyt轴垂直，构成右手坐标系，指向正东向；
所述平台体轴坐标系定义如下：平台体轴坐标系otxbybzb原点ot为二级平台与伺服转台的固联中心点；otxb轴位于平台所在平面上，并指向平台正前方为正；otyb轴垂直于平台所在平面，且垂直向上为正；otzb轴与otxb轴、otyb轴垂直，构成右手坐标系；
所述导引头体轴坐标系定义如下：导引头体轴坐标系oxyz，原点o为导引头方位旋转轴与俯仰旋转轴的交点；ox轴垂直于0°方位角和0°俯仰角情况下方位旋转轴与俯仰旋转轴所在平面，且指向导引头前方为正；oy轴为导引头方位旋转轴所在轴线，且指向上方为正；oz轴与ox轴、oy轴垂直，构成右手坐标系。


5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱战飞，李文生，杨晓杰，杨树涛，朱常吉，许博浩，鲁伟强，薛彬山，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九六部队，
类型：发明
国别省市：河南;41