專(zhuān)利名稱(chēng)：基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電偵察與目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域，主要涉及一種對(duì)目標(biāo)的地理跟蹤方法，尤其涉及一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代武器系統(tǒng)的光電跟蹤儀具有對(duì)目標(biāo)偵察與搜索跟蹤的功能。目前的自動(dòng)跟蹤功能按照目標(biāo)探測(cè)器的形式分為激光、紅外、電視三種跟蹤方式。這三種跟蹤方式的基本原 理為當(dāng)目標(biāo)探測(cè)器捕獲到目標(biāo)后，由CCD(電荷耦合器件)將目標(biāo)場(chǎng)景轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D像，再由信號(hào)處理單元對(duì)圖像進(jìn)行脫靶測(cè)量后自動(dòng)輸出脫靶量，然后取差器將脫靶量變?yōu)殡娦盘?hào)作為角偏差量送入伺服控制單元，最后由伺服控制單元調(diào)整光電跟蹤儀的瞄準(zhǔn)線角度，從而減小跟蹤誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。但是應(yīng)用這些跟蹤方法的前提是探測(cè)器必須清晰捕獲目標(biāo)場(chǎng)景，如果目標(biāo)受到云霧、障礙物遮擋，或背景環(huán)境與目標(biāo)物光譜特性對(duì)比度差，就會(huì)使得用探測(cè)器得到的目標(biāo)場(chǎng)景效果不理想，導(dǎo)致光電跟蹤儀對(duì)目標(biāo)跟蹤精度差甚至丟失目標(biāo)，降低武器系統(tǒng)偵察與搜跟能力。后來(lái)又出現(xiàn)利用地理信息實(shí)現(xiàn)跟蹤的方法?！逗娇沼?jì)算機(jī)》期刊2012年3月刊登了題目是《無(wú)人機(jī)光電載荷地理跟蹤控制研究》的論文。該論文介紹一種能在光電偵察無(wú)人機(jī)光電載荷上使用的地理跟蹤方法及系統(tǒng)。文中提出在有操縱震蕩或云層遮擋時(shí)，采用圖像跟蹤技術(shù)會(huì)丟失目標(biāo)，所以引入地理跟蹤方法做為圖像跟蹤方法的輔助手段，可解決對(duì)目標(biāo)快速捕獲的問(wèn)題。該方法首先根據(jù)載機(jī)空間姿態(tài)計(jì)算載機(jī)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系之間的角度旋轉(zhuǎn)關(guān)系，隨后將地理坐標(biāo)系下的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成載機(jī)坐標(biāo)系下的“偽目標(biāo)”，然后在載機(jī)坐標(biāo)系下計(jì)算“偽目標(biāo)”的空間矢量角，再將得到的空間角度值輸入給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)角度，即可快速捕獲目標(biāo)。論文提供的技術(shù)方案中沒(méi)有提出光電載荷系統(tǒng)的光軸與慣性軸需要重合的要求，因此僅僅依靠計(jì)算目標(biāo)的空間矢量角并將其輸入給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)角度，只能使目標(biāo)出現(xiàn)在攝像機(jī)的視場(chǎng)內(nèi)，不能保證目標(biāo)在視場(chǎng)的靶心位置。所以單獨(dú)采用論文中的地理跟蹤方法，不能保持對(duì)目標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定的跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種在光軸與慣性軸重合的前提下能單獨(dú)使用的地理跟蹤方法。本發(fā)明提供的地理跟蹤方法包括以下步驟第一步，采集目標(biāo)定位裝置輸出的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(λ，L，h)和當(dāng)前載機(jī)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)ΨΑ, ΘΑ, Ya，S)，其中λ，L，h分別是目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、諱度和高度
分別是載機(jī)的當(dāng)前經(jīng)度、緯度和高度，VA，ΘΑ，γΑ分別是載機(jī)在地里坐標(biāo)系下的當(dāng)前航向角、俯仰角和橫滾角，S是當(dāng)前載機(jī)到目標(biāo)點(diǎn)的距離；第二步，用以下公式計(jì)算載機(jī)與目標(biāo)點(diǎn)在水平面投影中由載機(jī)投影到目標(biāo)點(diǎn)投影矢量線段的北向夾角σ :
權(quán)利要求
1.一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法，其特征在于該方法包括以下操作步驟 第一步，采集目標(biāo)定位裝置輸出的目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(λ，L，h)和當(dāng)前載機(jī)位置點(diǎn)的數(shù)據(jù)(A1, L^h1, ΨΑ, ΘΑ, Ya，S)，其中λ，L，h分別是目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、諱度和高度Ii1分別是載機(jī)的當(dāng)前經(jīng)度、緯度和高度，ΨΑ，ΘΑ，Ya分別是載機(jī)在地里坐標(biāo)系下的當(dāng)前航向角、俯仰角和橫滾角，S是當(dāng)前載機(jī)到目標(biāo)點(diǎn)的距離； 第二步，用以下公式計(jì)算載機(jī)與目標(biāo)點(diǎn)在水平面投影中由載機(jī)投影到目標(biāo)點(diǎn)投影矢量線段的北向夾角σ :
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光軸與慣性軸重合的地理跟蹤方法。本方法根據(jù)目標(biāo)定位數(shù)據(jù)與自身位置信息采用空間兩點(diǎn)幾何算法，實(shí)時(shí)計(jì)算載體瞄準(zhǔn)線的空間姿態(tài)，再結(jié)合載體空間姿態(tài)和空間坐標(biāo)變換原理計(jì)算瞄準(zhǔn)線相對(duì)于載體坐標(biāo)系的空間角度，將該角度送給伺服控制單元，由伺服控制單元調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)的相應(yīng)空間姿態(tài)，從而完成對(duì)目標(biāo)的地理跟蹤。本方法從原理上區(qū)別于圖像跟蹤方法，因此不受云霧和障礙物的影響，若在飛行器上使用可避免因劇烈震動(dòng)或視線遮擋而丟失目標(biāo)的問(wèn)題，顯著提高了戰(zhàn)場(chǎng)武器系統(tǒng)的偵察與搜跟能力。本發(fā)明也可用于各種制導(dǎo)導(dǎo)彈的導(dǎo)引裝置，以提高對(duì)地目標(biāo)的精確打擊能力。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102902282SQ20121036123
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者陳穎, 紀(jì)明, 陳文建, 張建峰, 馬忠孝, 唐超, 李穎娟, 易科, 扈宇姝, 許開(kāi)鑾, 韓峰, 張夏疆 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第二0五研究所