基于特征判别法和数学推断法的时间零点偏差修正方法技术

一种基于特征判别法和数学推断法的遥外差时间零点偏差修正方法，主要解决现有技术在测量数据较少的情况下，无法解决遥测和外测数据的零点偏差问题。其方案包括：针对教练弹遥测数据和雷达外测数据，对外测数据进行坐标变换；利用遥测数据和坐标变换后的外测数据，得到遥外差加速度矩阵；利用特征判别法对遥外差加速度矩阵中大于系统采样周期的零点偏差进行处理；利用数学推断法遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差进行处理，得到无零点偏差的遥外差加速度矩阵。本发明专利技术能够处理遥测和外测数据之间的零点偏差，提高了遥测和外测数据后续数据处理的准确度，可用于信号处理中对不同测量条件下的数据进行零点偏差处理。中对不同测量条件下的数据进行零点偏差处理。中对不同测量条件下的数据进行零点偏差处理。

【技术实现步骤摘要】
基于特征判别法和数学推断法的时间零点偏差修正方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，更进一步涉及数据处理
中一种基于特征判别法和数学推断法的零点偏差修正方法。本专利技术可用于靶场数据处理中心中，实现对导弹遥测数据和外测数据之间的时间零点偏差进行处理，以满足后续对遥测数据和外测数据同时处理的精度要求，实现以遥测系统采样周期为基准的时间零点偏差的有效修正。

技术介绍

[0002]误差分析在导弹武器系统的设计、试验、定性技术中，是评定导弹系统精度、进行系统优化设计的基础。其中，遥外测数据的质量是决定导弹制导系统工具误差分离精度的关键因素之一。遥外测数据是将主动段导弹外测数据与采集弹上制导系统输出的遥测数据相比较，作为误差估计方程的观测量。由于外测和遥测系统的采样时间零点和采样频率不同，在导弹飞行试验遥测和外测数据完整的情况下，遥测和外测数据的时间零点对齐问题成为影响遥外测数据质量的关键环节。目前，常用的时间零点偏差修正方法多采用各种插值方式对多组测量数据的零点偏差进行修正，但是针对遥测和外测数据的零点偏差，采用直接插值的方式其处理效果较差，缺乏一定的有效性以及可扩展性，并且，该方法无法对准确度要求较高的数据进行处理。综上所述，现有技术的时间零点偏差修正方法无法对靶场导弹遥外测数据中存在的零点偏差进行高有效性和高精度的修正。
[0003]中国人民解放军63602部队在其申请的专利文献“运载火箭多源多类测量数据时间零点高精度对齐方法”(申请号：CN202111125583.7申请日：2021.09.03申请公布号：CN 114111804 A)中公开了一种可用于零点偏差修正的时间零点的对齐方法。该方法的步骤是，第一步：惯性导航弹道转换成发射系弹道；第二步：发射系弹道转换成测速雷达测量系弹道；第三步：利用测速雷达测量系弹道，计算惯性导航弹道转换数据；第四步：估算与惯性导航弹道转换数据相对时间一致的速率测元数据；第五步：利用相对时间一致的惯性导航弹道转换数据和速率测元数据，建立时间零点偏差修正模型；第六步：基于修正模型估算时间零点偏差；第七步：基于时间零点偏差估值计算外测数据时间零点的修正初值；第八步：基于外测数据时间零点的修正初值改进估算时间零点偏差；第九步：基于改进的时间零点偏差估值对外测数据时间零点进行迭代校准估算其精度。该方法存在的不足之处是，由于该方法利用多组测量数据不断估计零点偏差，再通过修正初值改进估算的时间零点偏差，然后利用迭代的方式校准估算其精度，该方法解决零点偏差需要对多组测量数据进行处理，因此该方法在测量数据较少的情况下，无法解决遥测数据和外测数据之间存在的零点偏差。
[0004]范金华等人在其发表论文“导航离线复算中的零点偏差估算方法”(航天控制,2017,35(3):19
‑
23.)中提出一种零点偏差的估算和解决方法。该方法的步骤是，第一步：通过视加速度建立零点偏差与导航速度偏差的关系式；第二步：给出一种基于导航方程的零点偏差估算方法；第三步：以某平台式惯导系统为例，建立平台导航系统制导工具误差模型，给出具体的导航计算过程，包括视速度补充计算、工具误差补偿计算和发射惯性系导航
计算。该方法虽然能够有效估计出导航零点偏差。但是，该方法仍然存在的不足之处是，需要建立导航系统各项制导工具误差模型，增大了零点偏差消除的工作量，而且基于零点偏差的估算值对离线导航计算结果进行补偿，因此该方法在制导工具误差模型较少的情况下，无法解决对零点偏差估算值处理后的精度较低的问题。

技术实现思路
：
[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于特征判别法和数学推断法的时间零点偏差修正方法，以解决现有技术在测量数据较少的情况下，无法解决遥测数据和外测数据之间存在的零点偏差的问题，以及现有技术在制导工具误差模型较少的情况下，零点偏差处理精度低的问题。
[0006]实现本专利技术目的的技术思路是：
[0007]本专利技术在处理靶场数据中心中收到的遥测数据和外测数据后，针对遥测数据和外测数据之间存在的零点偏差，对于传统方法中不考虑零点偏差成因的问题，采用特征判别法根据导弹在级间分离过程中加速度产生突变的性质，对遥测数据和外测数据的加速度差数据图中的跃变量进行处理即可消除掉大于系统采样周期的零点偏差。对于小于系统采样周期的零点偏差，采用数学推断法将零点偏差同制导工具误差系数相结合，使用迭代的方式提升了零点偏差处理的精度。针对数据量较少的情况，特征判别法和数学推断法只需一组遥测数据和外测数据即可对零点偏差进行处理，从而完全消除掉零点偏差。
[0008]实现专利技术目的的具体步骤包括如下：
[0009]步骤1，将在发射坐标系下获取的雷达外测数据，转换到遥测数据的发射惯性坐标系下；
[0010]步骤2，计算遥测加速度矩阵和经过坐标转换的外测加速度矩阵的遥外差加速度矩阵；
[0011]步骤3，采用特征判别法，处理遥外差加速度矩阵中大于系统采样周期的零点偏差：
[0012]步骤3.1，用遥外差加速度矩阵中的跃变量除以系统采样周期T，得到特征判别后的跃变系数k；
[0013]步骤3.2，将遥测系统时间的零点重新设置为kT；
[0014]步骤4，采用数学推断法处理遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差：
[0015]利用数学推断法中时间零点偏差同制导工具误差相结合的下述公式，处理遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差：
[0016][0017]其中，ΔW
f
表示零点偏差和误差系数结合的遥外差加速度矩阵，S表示制导工具的环境函数矩阵，C表示制导工具的误差系数矢量，ξ表示制导工具测量中的随机噪声，公式展开后CΔt表示遥外差加速度矩阵中所有小于系统采样周期的零点偏差；
[0018]步骤5，判断遥外差加速度矩阵中是否存在零点偏差，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤7；
[0019]步骤6，计算无零点偏差的遥外差加速度矩阵ΔW
n
；
[0020]步骤7，计算无零点偏差的遥外差加速度矩阵ΔW'
f
。
[0021]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0022]第一，由于本专利技术根据导弹在级间分离过程中加速度产生突变的性质，使用特征判别法对遥外差加速度中的跃变量进行分析处理，克服了现有技术中需要多组测量数据才能处理零点偏差的缺陷，使得本专利技术只需一组遥测数据和外测数据即可对零点偏差进行处理，减少了数据处理的工作量，提高了零点偏差的处理效率。
[0023]第二，由于本专利技术使用数学推断法，将小于系统采样周期的零点偏差同制导工具误差系数相结合，克服了在制导工具误差模型较少的情况下对零点偏差的估值进行处理的精度较低的不足，使得本专利技术实现了对小于系统采样周期的零点偏差进行处理，提高零点偏差处理的准确度。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的流程图；
[0025]图2为本专利技术导弹X方向和经过特征判别法和数学推断法处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征判别法和数学推断法的时间零点偏差修正方法，其特征在于，采用特征判别法处理遥外差加速度矩阵中大于系统采样周期的零点偏差，采用数学推断法处理遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差；该方法具体步骤包括如下：步骤1，将在发射坐标系下获取的雷达外测数据，转换到遥测数据的发射惯性坐标系下；步骤2，计算遥测加速度矩阵和经过坐标转换的外测加速度矩阵的遥外差加速度矩阵；步骤3，采用特征判别法处理遥外差加速度矩阵中大于系统采样周期的零点偏差：步骤3.1，用遥外差加速度矩阵中的跃变量除以系统采样周期T，得到特征判别后的跃变系数k；步骤3.2，将遥测系统时间的零点重新设置为kT；步骤4，采用数学推断法处理遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差：利用数学推断法中时间零点偏差同制导工具误差相结合的下述公式，处理遥外差加速度矩阵中小于系统采样周期的零点偏差：其中，ΔW
f
表示零点偏差和误差系数结合的遥外差加速度矩阵，S表示制导工具的环境函数矩阵，C表示制导工具的误差系数矢量，ξ表示制导工具测量中的随机噪声，公式展开后CΔt表示遥外差加速度矩阵中所有小于系统采样周期的零点偏差；步骤5，判断遥外差加速度矩阵中是否存在零点偏差，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤7；步骤6，计算无零点偏差的遥外差加速度矩阵ΔW
n
；步骤7，计算无零点偏差的遥外差加速度矩阵ΔW
f
'。2.根据权利要求1所述基于特征判别法和数学推断法的遥外差时间零点偏差修正方法，其特征在于，步骤1中所述雷达外测数据的坐标转换是由下式得到的：W
WC
＝CΩC
‑1(W
WC0
+CR0)
‑
CR
000
其中，W
WC
表示转换到发射惯性坐标系下的外测数据，C表示发射惯性...

【专利技术属性】
技术研发人员：左磊，李治国，禄晓飞，赵政，赵民，徐竟翔，李明，李亚超，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：