一种通用的运动平台跟踪引导计算方法技术

本发明专利技术涉及一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，属于光电跟踪技术领域，实时获取目标的地固坐标、运动平台的大地坐标，或实时获取目标相对于运动平台处地平坐标系的方位俯仰坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标；实时获取所述运动平台的三轴姿态，标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，并基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在观测系统坐标系球坐标，得到跟踪引导数据，本发明专利技术采用坐标系变换的方法，建立了通用的运动平台跟踪引导计算方法，实现了对目标跟踪引导数据的实时解算，在运动平台光电观测领域具有良好的应用前景。运动平台光电观测领域具有良好的应用前景。运动平台光电观测领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种通用的运动平台跟踪引导计算方法


[0001]本专利技术属于光电跟踪
，具体地说涉及一种通用的运动平台跟踪引导计算方法。

技术介绍

[0002]在车、船、机等运动平台上的光电观测系统中，经常需要对观测对象实施跟踪引导、捕获、跟踪闭环、目标识别等作业，其中，跟踪引导是整个环节的起点，引导方法和精度对目标捕获效率至关重要。由于平台是运动的，其位置与姿态实时变化，因此，需要建立计算模型完成跟踪引导计算。由于光电观测系统的安装方式多种多样，如立式、卧式、吊舱式，导致计算模型各不相同，缺乏通用性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种通用的运动平台跟踪引导计算方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，包括以下步骤：S100、实时获取目标的地固坐标、运动平台的大地坐标，或实时获取目标相对于运动平台处地平坐标系的方位俯仰坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标；S200、实时获取所述运动平台的三轴姿态，标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，并基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在观测系统坐标系球坐标，得到跟踪引导数据。
[0005]本专利技术进一步设置为，步骤S100中，当目标为非自然天体时，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标，包括以下步骤：S101、实时获取运动平台的大地坐标，基于所述运动平台的大地坐标解算所述运动平台的地固坐标；S102、实时获取目标的地固坐标，并基于所述运动平台的地固坐标解算所述目标在所述运动平台处的站心地固坐标；S103、基于所述目标的站心地固坐标和所述运动平台的大地坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标。
[0006]本专利技术进一步设置为，步骤S101中，实时获取的所述运动平台的大地坐标为，基于所述运动平台的大地坐标解算所述运动平台的地固坐标为，具体为：；
其中，，a表示地球赤道半径，且，f表示地球扁率，且，L表示经度，B表示纬度，H表示海拔。
[0007]本专利技术进一步设置为，步骤S102中，实时获取的所述目标的地固坐标为，基于所述运动平台的地固坐标解算所述目标在所述运动平台处的站心地固坐标，具体为：。
[0008]本专利技术进一步设置为，步骤S103中，基于所述目标的站心地固坐标和所述运动平台的大地坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标，具体为：；其中，表示绕x轴或y轴或z轴旋转θ角的坐标变换矩阵，axis=x或y或z，表示坐标旋转所绕的轴；根据坐标旋转所绕的轴不同，的具体表达式分别为：，，。
[0009]本专利技术进一步设置为，步骤S100中，当目标为行星时，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标，具体为：实时获取目标相对于运动平台处地平坐标系的方位俯仰坐标（A，E），所述目标在运动平台处的地平坐标为，且，A表示方位角，E表示俯仰角。
[0010]本专利技术进一步设置为，步骤S200包括以下步骤：S201、实时获取所述运动平台的三轴姿态，基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在所述运动平台坐标内的直角坐标；S202、标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，基于所述目
标在所述运动平台坐标内的直角坐标解算所述目标在观测系统内的直角坐标；S203、基于所述目标在观测系统内的直角坐标解算所述目标在观测系统坐标系球坐标，得到跟踪引导数据。
[0011]本专利技术进一步设置为，步骤S201中，实时获取所述运动平台的三轴姿态为，基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在所述运动平台坐标内的直角坐标，具体为：；表示绕y轴旋转γ角的坐标变换矩阵，表示绕x轴旋转β角的坐标变换矩阵，表示绕z轴旋转负
ɑ
角的坐标变换矩阵，
ɑ
表示航向角，β表示俯仰角，γ表示滚转角。
[0012]本专利技术进一步设置为，步骤S202中，标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，基于所述目标在所述运动平台坐标内的直角坐标解算所述目标在观测系统内的直角坐标，具体为：，其中，表示三轴安装姿态角矩阵。
[0013]本专利技术进一步设置为，步骤S203中，基于所述目标在观测系统内的直角坐标解算所述目标在观测系统坐标系球坐标（
ɑ
，e，R），具体为：对于立式观测系统，；对于卧式观测系统，；对于吊舱式观测系统，；其中，
ɑ
表示方位角，e表示俯仰角，R表示斜距。
[0014]本专利技术进一步设置为，步骤S200中，观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角的标定方法，具体为：
将观测系统固定安装在运动平台上，实时获取运动平台的大地坐标与三维姿态；选定空间不同方向上三个以上位置已知的点作为标定点，获取标定点的地固坐标；基于步骤S100得到所述目标在所述运动平台处的地平坐标，并解算标定点相对于观测系统的地平坐标系位置；调节观测系统的三轴安装姿态角以观测所述标定点，获得各标定点的观测位置，解算观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角。
[0015]本专利技术进一步设置为，基于步骤S100得到所述目标在所述运动平台处的地平坐标为，并解算标定点相对于观测系统的地平坐标系位置，具体为：，A表示方位角，E表示俯仰角。
[0016]本专利技术进一步设置为，所述获得各标定点的观测位置，解算观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，具体为：；其中，θ表示运动平台的航向角，β表示运动平台的姿态仰角，γ表示运动平台的横滚角，
ɑ
表示方位角，e表示俯仰角。
[0017]本专利技术的有益效果是：1、采用坐标系变换的方法，建立了通用的运动平台跟踪引导计算方法，实现了对目标跟踪引导数据的实时解算，在运动平台光电观测领域具有良好的应用前景。
[0018]2、针对立式、卧式、吊舱式等不同安装方式的观测系统，给出与之相对应的差异性的计算方法。
[0019]3、针对不同类型的目标，给出与之相对应的差异性的计算方法。
[0020]4、观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角为抽象概念，其在物理空间上不可见，无法通过工具测量得到，通过观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角的标定方法可得到精确数据，提高目标跟踪引导数据的准确度。
附图说明
[0021]图1是一种通用的运动平台跟踪引导计算方法的流程图；图2是观测系统坐标系、运动平台坐标系以及地平坐标系的示意图；图3是不同安装方式的观测系统的示意图；其中，图3（a）为立式观测系统的示意图，图3（b）为卧式观测系统的示意图，图3（c）
为吊舱式观测系统的示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，其特征在于，包括以下步骤：实时获取目标的地固坐标、运动平台的大地坐标，或实时获取目标相对于运动平台处地平坐标系的方位俯仰坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标；实时获取所述运动平台的三轴姿态，标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，并基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在观测系统坐标系的球坐标，得到跟踪引导数据。2.根据权利要求1所述的一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，其特征在于，当目标为非自然天体时，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标，包括以下步骤：实时获取运动平台的大地坐标，基于所述运动平台的大地坐标解算所述运动平台的地固坐标；实时获取目标的地固坐标，并基于所述运动平台的地固坐标解算所述目标在所述运动平台处的站心地固坐标；基于所述目标的站心地固坐标和所述运动平台的大地坐标，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标。3.根据权利要求1所述的一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，其特征在于，当目标为行星时，解算所述目标在所述运动平台处的地平坐标，具体为：实时获取目标相对于运动平台处地平坐标系的方位俯仰坐标（A，E），所述目标在运动平台处的地平坐标为，且，A表示方位角，E表示俯仰角。4.根据权利要求1所述的一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，其特征在于，实时获取所述运动平台的三轴姿态，标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，并基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在观测系统坐标系的球坐标，得到跟踪引导数据，包括以下步骤：实时获取所述运动平台的三轴姿态，基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在所述运动平台坐标内的直角坐标；标定观测系统坐标系相对运动平台坐标系的三轴安装姿态角，基于所述目标在所述运动平台坐标内的直角坐标解算所述目标在观测系统内的直角坐标；基于所述目标在观测系统内的直角坐标解算所述目标在观测系统坐标系球坐标，得到跟踪引导数据。5.根据权利要求4所述的一种通用的运动平台跟踪引导计算方法，其特征在于，实时获取所述运动平台的三轴姿态为，基于所述目标在所述运动平台处的地平坐标解算所述目标在所述运动平台坐标内的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：游安清，孙会，王智涌，田俊林，罗俊，赵平，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：