基于方程的动目标空间方位角精确求解方法技术

本发明专利技术涉及一种基于方程的动目标空间方位角精确求解方法，在某一个CPI中，根据平台的三维姿态角和伺服的方位角、俯仰角，得到东北天坐标系、载机坐标系、天线坐标系之间的旋转变换矩阵；根据常规解法计算得到目标点的空间方位角，用于后面进行去坏值；将动目标点东北天坐标系中的空间方位角设为未知数，通过坐标旋转得到天线坐标系中的坐标，而动目标点天线坐标系中方位角是已知的，根据这个关系，通过列方程可以对目标点的空间方位角进行精确求解。常规方法的结果去坏值，得到目标点空间方位角的精确结果；当没有交点，无解时，用常规方法的结果作为最终的结果。法的结果作为最终的结果。法的结果作为最终的结果。

【技术实现步骤摘要】
基于方程的动目标空间方位角精确求解方法


[0001]本专利技术属于雷达动目标检测
，具体涉及一种基于方程的动目标空间方位角精确求解方法。

技术介绍

[0002]在现代雷达中，动目标检测是一项非常重要的功能。现代雷达的动目标检测，对检测区域进行发射信号，通过脉冲多普勒处理得到目标点的斜距、相对于载机坐标系的方位角，结合载机的瞬时高度，得到目标点以载机为原点的东北天坐标系下的空间坐标，这可以认为是目标空间位置的一次观测值，结合预测值，通过自适应滤波，对目标空间位置进行跟踪。目标点以载机为原点的东北天坐标系下的空间坐标，一般用球坐标表示，包含斜距、空间方位角、空间俯仰角。作为自适应滤波的原始输入，目标点空间坐标的精度直接决定对目标空间位置的跟踪精度。
[0003]为了提高天线波束的截变能力、调转的灵活性，通常采用相控阵天线。动目标检测时，控制天线波束对观测区域进行逐个CPI的扫描，对每一个CPI里面的回波，进行脉冲多普勒处理，得到目标点的斜距，方位误差角，根据相控阵天线的电波束角、伺服的方位角和俯仰角、载机的三维姿态角，进一步得到目标点的东北天坐标。这相当于得到动目标点位置的一次测量值，然后根据预测模型得到下一个CPI动目标点位置的预测值，再根据下一次的测量值，通过加权得到目标点位置的滤波结果，并一直持续下去，对目标点进行跟踪。
[0004]通常，在某一个CPI中，求一个动目标的空间方位角时，根据雷达测量的斜距、电波束角和信处上报的误差角，得到该目标点天线坐标系中的斜距和方位角，近似认为俯仰角为0，将此目标点的天线坐标系坐标通过坐标旋转，变换到东北天坐标系，以此旋转结果的空间方位角作为这个目标点的空间方位角。这种方法，相当于，在天线坐标系中，将目标点的指向矢量向xy平面投影，通过坐标旋转，计算投影矢量在东北天坐标系中的空间方位角，以此空间方位角作为这个目标点输入到跟踪程序中的空间方位角。随着对动目标检测精度要求的提高，在项目比测中，对检测结果中动目标的速度大小和速度方向提出了明确的指标要求，尤其是很多型号项目中，不仅仅是达标，更重要的是希望做到更优，因而，这种近似就不能够满足要求，急需要找到一种动目标点空间方位角的精确解法。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]在动目标检测中，需要求解动目标点的东北天坐标。在雷达数据处理中，通常是用球坐标系表示目标点的坐标，即需要得到目标点的斜距、空间方位角、空间俯仰角。通过雷达测量可以得到目标点斜距，根据平台高度和斜距可以计算得到空间俯仰角，只剩下空间方位角是未知的。常规方法是，对于某一个目标点，将目标点天线坐标系的坐标，即指向矢量，向xy平面投影，通过坐标旋转，计算投影矢量在东北天坐标系中坐标的空间方位角，以此空间方位角作为这个目标点输入到跟踪程序中的空间方位角，当检测距离较远或者平台
振动剧烈时，这种方法误差会很显著，不能达到项目比测的要求。
[0007]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术通过旋转变换，结合方程思想，提出一种目标点空间方位角的精确求解方法，可以得到目标点中空间方位角的解析解。
[0008]技术方案
[0009]一种基于方程的动目标空间方位角精确求解方法，其特征在于步骤如下：
[0010]步骤1：在某一个CPI中，根据平台的三维姿态角α,β,γ和伺服的方位角θ
az
、俯仰角θ
el
，得到东北天坐标系与天线坐标系之间的旋转变换矩阵H；
[0011]H＝(H
an2plat
)
‑1(H
plat2enu
)
‑1[0012]H
plat2enu
＝C(α)Y(β)R(γ)
[0013]H
an2plat
＝C(θ
az
‑
90)R(θ
el
)
[0014]步骤2：根据目标点的电波束角θ
e
和误差角θ
σ
计算动目标点B单位指向矢量的直角坐标：
[0015]u
an
＝[cos(
‑
(θ
e
+θ
σ
)),sin(
‑
(θ
e
+θ
σ
)),0]T
[0016]根据步骤1得到的旋转变换矩阵H计算动目标点B东北天坐标系的单位指向矢量：
[0017]u
enu
＝H
‑1u
an
[0018]根据u
enu
的第一分量x
′
和第二分量y
′
求解方位角θ
enu_0
＝angle(y
′
+x
′
*j)/π*180；
[0019]步骤3：令
[0020][0021][0022][0023][0024]θ'＝θ
e
+θ
σ
[0025]其中为俯仰角；
[0026]则a sinθ
enu
+b cosθ
enu
+c＝0；
[0027]令x＝sinθ
enu
,y＝cosθ
enu
，则上述问题等效为：
[0028][0029]当4a2c2‑
4(a2+b2)(c2‑
b2)≥0时，有解，
[0030]则
[0031]将x,y分别代入x＝sinθ
enu
,y＝cosθ
enu
得到两个θ
enu
；选择与θ
enu_0
接近的θ
enu
作为最终的结果；
[0032]无解，用θ
enu_0
作为最终的结果。
[0033]一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
[0034]一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
[0035]有益效果
[0036]本专利技术提供的一种目标点空间方位角的精确解法，将目标点的东北天空间方位角设为未知数，根据目标点在天线坐标系中方位角已知的条件列方程，进行求解，得到解析解。这里对这个精确的含义进行一定的说明。目标点空间方位角的求解，是建立在平台三维姿态、天线方位角和俯仰角、平台高度、雷达测量的目标斜距、电波束角、信处上报的方位误差角等这些测量值基础上的，本专利技术的精确指的是可以通过这些测量值，可以得到目标点空间方位角数学上的解析解。
[0037]本专利技术首先对问题中遇到的各个坐标系进行阐述，同时给出各个坐标系之间的旋转关系，接着给出了目标点空间方位角的常规方法，然后对精确解法进行详细的阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于方程的动目标空间方位角精确求解方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在某一个CPI中，根据平台的三维姿态角α,β,γ和伺服的方位角θ
az
、俯仰角θ
el
，得到东北天坐标系与天线坐标系之间的旋转变换矩阵H；H＝(H
an2plat
)
‑1(H
plat2enu
)
‑1H
plat2enu
＝C(α)Y(β)R(γ)H
an2plat
＝C(θ
az
‑
90)R(θ
el
)步骤2：根据目标点的电波束角θ
e
和误差角θ
σ
计算动目标点B单位指向矢量的直角坐标：u
an
＝[cos(
‑
(θ
e
+θ
σ
)),sin(
‑
(θ
e
+θ
σ
)),0]
T
根据步骤1得到的旋转变换矩阵H计算动目标点B东北天坐标系的单位指向矢量：u
enu
＝H
‑1u
an
根据u
enu
的第一分量x
′...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚飞，向聪，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：