一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法，包括：建立干扰背景几何模型；根据载体运动轨迹方程和激光测高装置偏离量和偏离方位角确定载体与目标交会段载体运动全过程的运动轨迹坐标点矩阵；根据运动轨迹坐标点矩阵求解载体与目标交会段载体运动全过程的轴向方向矢量；根据载体轴向方向矢量求解激光器中的各个通道激光光束探测矢量；解算载体与目标交会段载体运动全过程中各时刻下的每一通道激光光束探测矢量与地面和目标各表面交点，确定每一通道激光探测光斑在地面上的移动轨迹点坐标，给出每一通道激光探测距离信息和高度信息。本发明专利技术解决了载体对地探测工作场景多样化、激光测高装置对目标形体敏感以及目标探测识别难度大的问题。目标探测识别难度大的问题。目标探测识别难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法


[0001]本专利技术涉及激光测高装置
，特别涉及一种适用于激光测高装置对地目标探测识别的应用场景的针对激光测高装置探测精度的仿真方法。

技术介绍

[0002]相对于其他体制的探测载体，激光测高载体在定位精度、距离分辨率和抗干扰能力等方面性能表现优异，因此常作为载体与目标交会时的探测手段之一，其中对地目标探测场景下，主要使用激光测高装置。为了适应探测对地目标复杂背景下载体系统的抗干扰能力，要求激光测高装置具备较高的定高精度。为了满足激光测高装置的研制需求，从节约成本和缩短产品研制周期的角度出发，需要从仿真
，搭建激光测高载体与目标交会虚拟试验平台，提供一种测高装置探测精度评估仿真方法。
[0003]现有的测高装置探测精度评估仿真方法利用光子探测能量的统计信息仅对激光测高装置距离探测精度进行了仿真，未考虑激光测高装置与探测目标的相对运动与相对姿态变化进行载体与目标准动态交会仿真。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其适用于激光测高装置对地目标探测识别的应用场景，以解决对地探测工作场景多样化、激光测高装置对目标形体敏感以及目标探测识别难度大的问题。
[0005]为了解决以上问题，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法，包括：步骤S1、根据探测场景的设置，建立干扰背景几何模型。步骤S2、建立载体运动轨迹方程，根据所述载体运动轨迹方程和激光测高装置有效探测距离、偏离量、偏离方位角和攻击偏角确定载体与目标交会段载体运动全过程的运动轨迹坐标点矩阵。步骤S3、设置载体运动姿态，根据所述运动轨迹坐标点矩阵求解载体与目标交会段载体运动全过程的载体轴向方向矢量。步骤S4、根据所述载体轴向方向矢量求解激光器中的各个通道激光光束探测矢量。步骤S5、解算载体与目标交会段载体运动全过程中各时刻下的每一所述通道激光光束探测矢量与地面和目标各表面的交点，确定每一通道激光探测光斑在地面上的移动轨迹点坐标，给出每一通道激光探测距离信息和高度信息，得到仿真结果。
[0007]可选地，所述步骤S1包括：先建立典型目标几何模型，结合所述典型目标几何模型和探测场景，建立所述干扰背景几何模型。
[0008]可选地，所述步骤S2包括：根据载体运动速度V和载体运动落角λ建立所述载体运动轨迹方程；
[0009]根据激光测高装置的所述偏离量和所述偏离方位角进行计算得到偏离时刻坐标点；结合所述载体运动轨迹方程和所述偏离时刻坐标点，得到所述运动轨迹坐标点矩阵。
[0010]可选地，所述步骤S2包括：所述载体运动速度V为地理坐标系下的载体运动速度矢
量，所述载体运动落角λ为载体运动速度V与水平面的夹角。
[0011]可选地，所述步骤S3包括：当载体的轴向方向与载体运动轨迹重合时，则地理坐标系下的所述载体轴向方向矢量由所述运动轨迹坐标点矩阵直接确定；当载体轴向方向与载体运动轨迹不重合时，地理坐标系下的所述载体轴向方向矢量M
m
采用如下公式计算：
[0012]M
m
＝[A
m
←
g
]‑1·
M
m0
[0013]式中，M
m0
为载体坐标系下，载体轴向方向矢量，A
m
←
g
为地理坐标系到载体坐标系的坐标转换矩阵，由载体的三个姿态角(ψ
m
,θ
m
,φ
m
)给出，其中ψ
m
为偏航角、θ
m
为俯仰角、φ
m
为滚动角，A
m
←
g
的逆矩阵[A
m
←
g
]‑1则为载体坐标系到地理坐标系的坐标转换矩阵。
[0014]可选地，所述步骤S4包括：根据所述通道激光器安装方式，得到激光光束出射角β和轴向投影分布角α，以所述载体轴向方向矢量M
m
为参考，通过几何旋转的方式或坐标系转换的方式解算各通道激光光束探测矢量；
[0015]在所述地理坐标系下，各个所述通道激光光束探测矢量L
n
采用如下公式表示：
[0016]L
n
＝[A
m
←
g
]‑1·
L
m
[0017]式中，L
m
为载体坐标系下的各个通道激光光束探测矢量，L
m
由激光光束出射角β和轴向投影分布角α进行计算得到。
[0018]可选地，还包括：步骤S6、建立激光探测高度差计算模型，并对激光探测高度差计算模型进行精度评估；
[0019]所述步骤S6包括：
[0020]步骤S6.1、计算理论激光探测高度差：
[0021]利用所述步骤S2所求得的各时刻载体的所述运动轨迹坐标点矩阵；
[0022]在所述载体的运动过程中，运动轨迹点即为载体质心点；默认各个所述通道的激光光束出射点为载体质心处；
[0023]通过所述步骤S4中求解得到的各个所述通道激光光束探测矢量L
n
，计算出载体的任意运动轨迹处，各个激光光束照射到地面或目标表面的落点坐标；
[0024]用激光光束出射点处坐标值减去光斑落点坐标值，得到各通道的理论激光探测高度差；
[0025]步骤S6.2、采用所述激光探测高度差计算模型计算测试激光探测高度差：
[0026]采用激光器探测时，利用TOF算法获取各个通道的激光测高装置有效探测距离值S；所需的载体的俯仰角θ
m
和滚动角φ
m
可以由惯导测量系统获取；
[0027]通过各通道激光器安装方式，确定各个通道激光光束与所述载体轴向夹角β和对应的激光光束投影方位角α；将每一所述通道的激光测高装置有效探测距离值S，所述载体的俯仰角θ
m
，所述载体的滚动角φ
m
，每一所述通道激光光束与所述载体轴向夹角β和对应的激光光束投影方位角α输入到所述激光探测高度差计算模型中，得到每一所述通道的测试激光探测高度差；
[0028]将每一所述通道的测试激光探测高度差减去对应通道的所述理论激光探测高度差得到高度差误差值，通过所述高度差误差值表征所述激光探测高度差计算模型的计算精度。
[0029]可选地，还包括：步骤S7、建立光斑移动速度计算模型，并对光斑移动速度计算模型进行计算精度评估；
[0030]所述步骤S7包括：
[0031]步骤S7.1、计算每一所述通道的理论光斑移动速度：
[0032]利用所述步骤S2所求得的各时刻载体的所述运动轨迹坐标点矩阵，
[0033]得到每一通道激光探测光斑在地面上的移动轨迹点坐标，并根据每一通道激光探测光斑在地面上的移动轨迹点坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据探测场景的设置，建立干扰背景几何模型；步骤S2、建立载体运动轨迹方程，根据所述载体运动轨迹方程和激光测高装置有效探测距离、偏离量、偏离方位角和攻击偏角确定载体与目标交会段载体运动全过程的运动轨迹坐标点矩阵；步骤S3、设置载体运动姿态，根据所述运动轨迹坐标点矩阵求解载体与目标交会段载体运动全过程的载体轴向方向矢量；步骤S4、根据所述载体轴向方向矢量求解激光器中的各个通道激光光束探测矢量；步骤S5、解算载体与目标交会段载体运动全过程中各时刻下的每一所述通道激光光束探测矢量与地面和目标各表面的交点，确定每一通道激光探测光斑在地面上的移动轨迹点坐标，给出每一通道激光探测距离信息和高度信息，得到仿真结果。2.如权利要求1所述的针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，所述步骤S1包括：先建立典型目标几何模型，结合所述典型目标几何模型和探测场景，建立所述干扰背景几何模型。3.如权利要求2所述的针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：根据载体运动速度V和载体运动落角λ建立所述载体运动轨迹方程；根据激光测高装置的所述偏离量和所述偏离方位角进行计算得到偏离时刻坐标点；结合所述载体运动轨迹方程和所述偏离时刻坐标点，得到所述运动轨迹坐标点矩阵。4.如权利要求3所述的针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：所述载体运动速度V为地理坐标系下的载体运动速度矢量，所述载体运动落角λ为载体运动速度V与水平面的夹角。5.如权利要求4所述的针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，所述步骤S3包括：当载体的轴向方向与载体运动轨迹重合时，则地理坐标系下的所述载体轴向方向矢量由所述运动轨迹坐标点矩阵直接确定；当载体轴向方向与载体运动轨迹不重合时，地理坐标系下的所述载体轴向方向矢量M
m
采用如下公式计算：M
m
＝[A
m
←
g
]
‑1·
M
m0
式中，M
m0
为载体坐标系下，载体轴向方向矢量，A
m
←
g
为地理坐标系到载体坐标系的坐标转换矩阵，由载体的三个姿态角给出，其中ψ
m
为偏航角、θ
m
为俯仰角、φ
m
为滚动角，A
m
←
g
的逆矩阵[A
m
←
g
]
‑1则为载体坐标系到地理坐标系的坐标转换矩阵。6.如权利要求5所述的针对激光测高装置探测精度的仿真方法，其特征在于，所述步骤S4包括：根据所述通道激光器安装方式，得到激光光束出射角β和轴向投影分布角α，以所述载体轴向方向矢量M
m
为参考，通过几何旋转的方式或坐标系转换的方式解算各通道激光光束探测矢量；在所述地理坐标系下，各个所述通道激光光束探测矢量L
n
采用如下公式表示：L
n
＝[A
m
←
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤萍，陆长平，袁伟，梁影，刘士川，王凤杰，姜毅，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：