一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法技术

本发明专利技术提供了一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法，首先建立以目标位置和框架角误差为状态的系统模型，然后利用导引头框架角测量信息建立测量模型，采用无迹卡尔曼滤波算法对系统模型和非线性测量模型中的位置、框架角误差参数进行实时估计，从而克服框架角测量系统误差导致目标定位精度不高的问题以及测量方程需要较为精确的初值进行线性化的问题，实现地面目标实时高精度定位。实现地面目标实时高精度定位。实现地面目标实时高精度定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法


[0001]本专利技术涉及定位领域，尤其是涉及一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法。

技术介绍

[0002]地面目标实时定位技术利用未知目标的辐射源信号，采用信号处理技术对信号源进行定位，是导航、制导定位中一项重要技术手段，在无人机侦察与监视方面有广泛的应用前景。在进行地面目标实时定位工作时，导引头首先在每个历元测量地面目标在视线坐标系的方位以及俯仰框架角信息，然后利用上述方位以及俯仰框架角信息，采用几何交会和卡尔曼滤波方法可以实时估计地面目标位置。
[0003]目前已有的基于导引头框架角信息的地面目标实时定位方法主要有基于扩展卡尔曼滤波的地面目标定位法，但是，上述地面目标定位方法由于未估计测量参数的误差导致目标定位精度难以提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法，以解决拓展卡尔曼滤波中测量方程需要较为精确的初值进行线性化的问题以及框架角测量的系统性误差导致目标定位精度难以提高的问题。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法，该方法包括：步骤S11，以地面目标位置以及导引头框架角误差信息作为状态参数，建立系统状态模型，并在所述系统状态模型中设定所述状态参数的初值及其方差阵；步骤S12，对所述系统状态模型中的状态参数进行时间更新，并获取到更新后的状态参数及其方差阵；步骤S13，基于导引头的实时测量信息建立测量模型；步骤S14，基于无迹卡尔曼滤波算法、所述测量模型针对所述更新后状态参数及其方差阵进行估计处理，得到估计后的地面目标位置、框架角误差信息及其方差阵；步骤S15，将估计后的地面目标位置、框架角误差信息及其方差阵赋予所述步骤S11中的系统状态模型；循环执行所述步骤S12至步骤S15的方法。
[0006]进一步地，系统状态模型表示为：
[0007]X(k)＝X(k
‑
1)+ξ(k)；
[0008]X＝[x y z Δφ Δθ Δψ]；
[0009][x y z]为所述地面目标位置；[Δφ Δθ Δψ]为导引头测量俯仰角、滚转角和方位角误差；k为当前时刻；ξ为状态参数的时间更新噪声。
[0010]进一步地，对所述系统状态模型中的状态参数的方差阵按照如下方式进行时间更新：
[0011]P(k)＝P(k
‑
1)，其中，
[0012]按照如下方式在所述系统状态模型中设定所述状态参数的初值及其方差阵：
[0013][0014]其中，X
T
(0)为地面目标位置初值；X
D
(0)为框架角测量误差初值；s为导引头最远视距；为导引头的位置；为导引头体坐标系到北东地导航坐标系的转换矩阵；为北东地导航坐标系到地心地固坐标系的转换矩阵；u
b
为地面目标位置到导引头相对位置矢量在导引头体坐标系的表示；ψ为导引头测量的方位框架角；θ为导引头测量的俯仰框架角。
[0015]进一步地，按照如下方式建立所述测量模型：
[0016]步骤S41，按照如下公式得到地面目标位置到导引头相对位置的单位矢量：
[0017]其中，X
To
为地面目标位置在地心地固坐标系的坐标u
e
；
[0018]表示导引头到地面目标相对位置矢量的长度；
[0019]步骤S42，基于考虑导引头框架角测量误差，按照如下公式将地心地固坐标系下地面目标位置到导引头相对位置的单位矢量转换到导引头坐标系：
[0020]其中，为地心地固坐标系到北东地导航坐标系的转换矩阵，由导引头的位置确定，由导引头安装的惯导计算姿态矩阵确定；ΔC为导引头测量框架角误差确定的姿态修正矩阵；
[0021]步骤S43，按照如下公式，通过地面目标位置到导引头相对位置的单位矢量来表达导引头：
[0022]其中，u
b1
、u
b2
和u
b3
表示u
b
的三个分量，其中，所述步骤S41至步骤S43中的公式构成测量模型，所述测量模型中包括地面目标位置以及框架角误差参数。
[0023]进一步地，按照如下公式将估计后的框架角误差信息及其方差阵赋予所述步骤S11中的系统状态模型：
[0024][0025]进一步地，在执行所述步骤S12至步骤S15之后，所述方法还包括：
[0026]在估计后的导引头框架角测量信息中的俯仰框架角超过预设俯仰框架角或者所述估计后导引头框架角测量信息中的方位框架角超过预设方位框架角的情况下，将估计后的地面目标位置进行输出。
[0027]根据本专利技术的第二方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在由所述处理器执行时导致上述任一项所述的方法被执行。
[0028]根据本专利技术的第三方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时导致上述任一项所述的方法被执行。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例的基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法的流程图；
[0031]图2为本专利技术实施例的可选的基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法的流程图；
[0032]图3为根据本专利技术实施例的效果的示意图；
[0033]图4为根据本专利技术实施例的效果的示意图。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0035]在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说，明显的是，不需要采用具体细节来实践本专利技术。在其他情况下，未详细描述众所周知的步骤或操作，以避免模糊本专利技术。
[0036]实施例一
[0037]本实施例提供了一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法，如图1所示，该方法包括：
[0038]步骤S11，以地面目标位置以及导引头框架角误差信息作为状态参数，建立系统状态模型，并在所述系统状态模型中设定所述状态参数的初值及其方差阵。
[0039]具体的，在本方案中，可以由上位机、服务器等具有处理数据功能的硬件设备作为本申请方法的执行主体，本方案可以在无人机上搭载导引头，通过无人机与上位机的信息交互，从而实现地面目标的定位。本方案可以针对上述系统状态模型给定状态参数初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于导引头框架信息的地面目标实时定位方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S11，以地面目标位置以及导引头框架角误差信息作为状态参数，建立系统状态模型，并在所述系统状态模型中设定所述状态参数的初值及其方差阵；步骤S12，对所述系统状态模型中的状态参数进行时间更新，并获取到更新后的状态参数及其方差阵；步骤S13，基于导引头的实时测量信息建立测量模型；步骤S14，基于无迹卡尔曼滤波算法、所述测量模型针对所述更新后状态参数及其方差阵进行估计处理，得到估计后的地面目标位置、框架角误差信息及其方差阵；步骤S15，将估计后的地面目标位置、框架角误差信息及其方差阵赋予所述步骤S11中的系统状态模型；循环执行所述步骤S12至步骤S15的方法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统状态模型表示为：X(k)＝X(k
‑
1)+ξ(k)；X＝[x y z Δφ Δθ Δψ]；[x y z]为所述地面目标位置；[Δφ Δθ Δψ]为导引头测量俯仰角、滚转角和方位角误差；k为当前时刻；ξ为状态参数的时间更新噪声。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述系统状态模型中的状态参数的方差阵按照如下方式进行时间更新：P(k)＝P(k
‑
1)，其中，按照如下方式在所述系统状态模型中设定所述状态参数的初值及其方差阵：其中，X
T
(0)为地面目标位置初值；X
D
(0)为框架角测量误差初值；s为导引头最远视距；为导引头的位置；为导引头体坐标系到北东地导航坐标系的转换矩阵；为北东地导航坐标系到地心地固坐标系的转换矩阵；u
b
为地面目标位置到导引头相对位置矢量在导引头体坐标系的表示；ψ为导引头测量的方位框架角；θ为导引头测量的俯仰框架角。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌帅，
申请(专利权)人：北京昂飞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：