基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法，属于制导控制系统设计领域，利用无人机平台的光电瞄准系统采集到的光学瞄准和测距信息，以及导航系统采集到的导航信息，根据所述信息构建对应的转移矩阵和CKF滤波器模型，然后根据滤波器模型的输出结果以及无人平台的速度信息获得最终目标运动速度信息，从而达到精确计算移动目标速度，有效提高制导精度的目的。有效提高制导精度的目的。有效提高制导精度的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法


[0001]本专利技术涉及一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法，属于制导控制系统设计领域。

技术介绍

[0002]随着察打一体化无人机作战模式的发展，为适应其挂载能力、精准命中以及作战效费比需求，各种与其适配的近程空地制导武器应用而生，特别是半主动激光制导武器以其在近程情况下命中精度高的特点成为了无人机的标配式武器之一。
[0003]半主动激光制导武器的作战方式，目前有发射前锁定、发射后锁定两种。发射前锁定受半主动激光导引头的截获距离影响，导致半主动激光制导武器的射程较短，远低于无人机平台的激光照射距离；发射后锁定使得半主动激光制导武器射程大大提高，可与无人机平台的激光照射距离相当，所以发射后锁定的作战模式成为半主动激光制导武器的首选。此类武器大多数采用惯性中制导+末制导的复合制导体制，惯性中制导大多使用发射前最后时刻的目标位置进行计算，因此当目标为移动目标时，中制导精度将受到严重影响，甚至影响到末制导截获概率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法，利用无人机平台的光电瞄准系统光电瞄准系统光电瞄准系统和导航系统采集到的光学瞄准和测距信息，精确计算移动目标速度，有效提高制导精度。
[0005]实现本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一、无人机平台的光电瞄准系统光电瞄准系统光电瞄准系统获取机
‑
目斜距R、视线高低角q
e
和方位角q
b
，导航系统获取姿态角信息、无人机平台速度、机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
；
[0008]步骤二、根据姿态角信息构建转移矩阵C；
[0009]步骤三、根据光电瞄准系统光电瞄准系统光电瞄准系统和导航系统获取的信息构造CKF滤波器模型，将机
‑
目相对位置信息、机
‑
目相对速度信息和转移矩阵C输入模型，获得结果X
k
记为
[0010]步骤四、根据结果转移矩阵C和无人机平台速度，获得最终目标运动速度信息。
[0011]进一步地，所述根据光电瞄准系统光电瞄准系统和导航系统获取的信息构造CKF滤波器模型，包括如下内容：
[0012]由机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
，设定状态方程为：
[0013][x
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x6]T
＝[x y z V
x V
y V
z
]T
[0014]根据上述状态方程，构建构造CKF滤波器模型包含如下离散化状态空间方程和观测方程：
[0015][0016]。
[0017]进一步地，所述将机
‑
目相对位置信息、机
‑
目相对速度信息和转移矩阵C输入模型，获得结果X
k
记为包括如下步骤：
[0018]由机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
，计算过程中V
x
、V
y
、V
z
的取值为设定值；
[0019]将[x
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x6]T
＝[x y z V
x V
y V
z
]T
带入CKF滤波器模型中的[x1(k
‑
1)x2(k
‑
1)x3(k
‑
1)x4(k
‑
1)x5(k
‑
1)x6(k
‑
1)]T
，转移矩阵C直接带入滤波器模型，获得结果X
k
记为
[0020]进一步地，所述步骤二，包括如下步骤：
[0021]根据姿态角信息：俯仰角θ、偏航角ψ、滚转角γ，构建如下的转换矩阵C：
[0022][0023]进一步地，所述步骤四，包括如下内容：
[0024]根据滤波器计算结果并将其记为无人机平台速度信息v
xa
、v
ya
、v
za
，则构建下述方程可得：
[0025][0026]其中，v
xt
、v
yt
、v
zt
为目标的最终运动速度信息。
[0027]有益效果：
[0028]第一、本专利技术针对近程半主动激光制导武器在发射后锁定的作战模式下，因目标移动引起的中制导精度降低的问题，在采用本方法计算时，构建CKF滤波器模型将移动目标的三维速度都考虑在内，提高计算精度，能够有效提高制导精度。
[0029]第二、本专利技术中使用到CKF滤波器模型，本模型相对于目前本领域的其他常用方法，CKF滤波器模型能够适用于非线性系统，并且能够克服系统的发散或精度下降的情况。
[0030]第三、本专利技术针对目前大多使用发射前最后时刻的目标位置进行计算的情况，所获取的光学瞄准和测距信息都是实时根据无人机平台进行采集，保证了本系统更高的精准性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它的附图。
[0032]图1为本专利技术运行流程图。
[0033]图2为本专利技术设计的机体坐标系示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。
[0035]本实施例给出一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法(如附图1所示)，包括如下步骤：
[0036]步骤一、无人机平台的光电瞄准系统光电瞄准系统获取测距信息包括：机
‑
目斜距R、视线高低角q
e
和方位角q
b
，导航系统获取光学瞄准信息包括：姿态角信息、无人机平台速度、机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
；
[0037]其中，在本实施例中设机体坐标系为前上右坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学瞄准和测距的对地移动目标运动速度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、无人机平台的光电瞄准系统获取机
‑
目斜距R、视线高低角q
e
和方位角q
b
，导航系统获取姿态角信息、无人机平台速度、机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
；步骤二、根据姿态角信息构建转移矩阵C；步骤三、根据光电瞄准系统和导航系统获取的信息构造CKF滤波器模型，将机
‑
目相对位置信息、机
‑
目相对速度信息和转移矩阵C输入模型，获得结果X
k
记为步骤四、根据结果转移矩阵C和无人机平台速度，获得最终目标运动速度信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据光电瞄准系统和导航系统获取的信息构造CKF滤波器模型，包括如下内容：由机
‑
目相对位置信息x、y、z和机
‑
目相对速度信息分别为V
x
、V
y
、V
z
，设定状态方程为：[x
1 x
2 x
3 x
4 x
5 x6]
T
＝[x y z V
x V
y V
z
]
T
根据上述状态方程，构建构造CKF滤波器模型包含如下离散化状态空间方程和观测方程：程：。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将机
‑
目相对位置信息、机
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘星宇，何宁，袁莉，王晓峰，李书成，周沫，姜董栋，郭超，孙翔，
申请(专利权)人：中航技进出口有限责任公司，
类型：发明
国别省市：