本发明公开了一种实时预测纠正动目标轨迹的方法，所述方法包括以下步骤：根据动目标的机型特征，设定符合其尺寸特点的最低飞行高度及最大飞行速度；对于动目标的最新轨迹点，通过与前一个轨迹点的相对位置或者距离地面是否超过最低飞行高度来判断其位置的合理性；求得两点之间飞行的平均速度并计算最新轨迹点与前一个轨迹点方向的变化向量，动目标从前一个轨迹点按平均速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行方向为变化向量所指的方向。本发明提升了基于仿真系统动目标的展现效果，降低了错误信息对使用人员造成的干扰；能够为基于三维仿真系统实现动目标飞行效果的平滑拟合提供较为准确的基础轨迹点，适用范围广。
1.一种实时预测纠正动目标轨迹的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）阈值设定：根据动目标的机型特征，设定符合其尺寸特点的最低飞行高度及最大飞行速度；
（2）合理性判定：对于动目标的最新轨迹点，通过与前一个轨迹点的相对位置或者距离地面是否超过最低飞行高度来判断其位置的合理性，若动目标按最大速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行距离小于两轨迹点的相对位置，则最新轨迹点当前的位置不合理，需要调整；结合最新轨迹点所在位置的地面高度，若到地面的高度小于最低飞行高度，则最新轨迹点当前的位置不合理，需要调整；
（3）预测纠正：首先，求得两点之间飞行的平均速度并计算最新轨迹点与前一个轨迹点方向的变化向量，动目标从前一个轨迹点按平均速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行方向为变化向量所指的方向；其次，飞行结束后结合地面高度与最低飞行高度，利用比例因子调整动目标的空间位置，提升其高度值，最终得到动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息，所述步骤（3）包括轨迹点 和 的速度分别表示为 和 ，两点的平均速度 的计算公式为：
和 的方向分别为 和 ，用空间坐标表示分别为，从 到 的方向变化向量为 ，用空间坐标表示为 ，其中 ，用空间坐标表示公式为：的单位向量表示为 ，计算公式为：
动目标从前一个轨迹点沿着变化向量 所指向的 方向按平均速度 飞行时间，飞行过程可用向量表示为 ，计算公式为：飞行后调整位置的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为 ，计算公式为：
的值即为调整位置的最新轨迹点的位置 ，所述步 骤（3）调整后的 最新轨 迹点若 低于最低 飞行高 度，即存 在的情况，则需要进一步对位置进行调整，用以调整动目标的空间位置提升高度值的最小比例因子为 ，则有 ，的计算公式为：
进一步调整高度的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为 ，带入比例因子 ，计算公式为：
根据 的计算值得出动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的实时预测纠正动目标轨迹的方法，其特征在于：所述步骤（1）包括将最低飞行高度表示为 ，其中 ；最大飞行速度表示为 ，其中 。
3.根据权利要求1所述的实时预测纠正动目标轨迹的方法，其特征在于：所述步骤（2）包括将最新轨迹点表示为 ，其中 为轨迹点的索引，且 ，则前一个轨迹点为，最新轨迹点与前一个轨迹点的位置分别为 和 ，用空间直角坐标分别表示为 ，两点之间相对距离 的计算公式为：
最新轨迹点 与前一个轨迹点 的时间分别表示为 和 ，按最大飞行速度飞行的距离 计算公式为：最新轨迹点 所在位置的地面高度为 ，地球半径为 ，空间直角坐标系的原点为地球中心， 的海拔高度 的计算公式为：若 或 ，则最新轨迹点 当前的位置不合理，需要进行调整。
一种实时预测纠正动目标轨迹的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及实时动态目标处理方法，尤其涉及一种基于前点信息实时预测纠正动目标轨迹点位置的方法。
背景技术
[0002] 基于三维数字地球可以实时展现民航客机、地形勘探无人机、气象勘测气球等动目标的运动轨迹，这项技术已经广泛应用于民航飞机管制、气象水文勘测、地形地貌勘探等各类民用行业、民用领域。使用人员通过仿真软件关注动目标的运行状态，基于周期性回传的轨迹点能够实时掌握目标的运行轨迹是否符合规划的路线，目标当前的状态是否正常等，周期性回传的轨迹点会因为信号干扰、解析错误等诸多原因导致仿真系统展现错误的信息，最为直接的是会展现错误的轨迹点位置，具体表现为动目标某个时刻的轨迹点明显脱离整体轨迹的运行路径，但在现有三维数字地形的仿真系统中，还表现为飞机、气球等动目标“穿地”的现象，不仅影响动目标基于仿真系统的展现效果，还会干扰使用人员对当前动目标实际状态的准确掌握。
发明内容
[0003] 发明目的：本发明的目的是提供一种基于前点信息实时预测纠正动目标轨迹点位置的方法。
[0004] 技术方案：本发明包括以下步骤：
[0005] （1）阈值设定：根据动目标的机型特征，设定符合其尺寸特点的最低飞行高度及最大飞行速度；
[0006] （2）合理性判定：对于动目标的最新轨迹点，通过与前一个轨迹点的相对位置或者距离地面是否超过最低飞行高度来判断其位置的合理性，若动目标按最大速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行距离小于两轨迹点的相对位置，则最新轨迹点当前的位置不合理，需要调整；结合最新轨迹点所在位置的地面高度，若到地面的高度小于最低飞行高度，则最新轨迹点当前的位置不合理，需要调整；
[0007] （3）预测纠正：首先，求得两点之间飞行的平均速度并计算最新轨迹点与前一个轨迹点方向的变化向量，动目标从前一个轨迹点按平均速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行方向为变化向量所指的方向；其次，飞行结束后结合地面高度与最低飞行高度，利用比例因子调整动目标的空间位置，提升其高度值，最终得到动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息。
[0008] 进一步地，步骤（1）所述的最低飞行高度为 ，其中 ；最大飞行速度为 ，其中。
[0009] 进一步地，所述步骤（2）包括将最新轨迹点表示为 ，其中 为轨迹点的索引，且 ，则前一个轨迹点为 ，最新轨迹点与前一个轨迹点的位置分别为和 ，用空间直角坐标分别表示为 ，两点之间的相对距离 的计算公式为：
[0010]
[0011] 最新轨迹点 与前一个轨迹点 的时间分别表示为 和，按最大飞行速度飞行的距离 计算公式为：
[0012]
[0013] 最新轨迹点 所在位置的地面高度为 ，地球半径为 ，空间直角坐标系的原点为地球中心， 的海拔高度 的计算公式为：
[0014]
[0015] 若 或 ，则最新轨迹点 当前的位置不合理，需要进行调整。
[0016] 进一步地，所述步骤（3）包括轨迹点 和 的速度分别表示为和 ，两点的平均速度 的计算公式为：
[0017]
[0018] 和 的方向分别为 和 ，用空间坐标表示分别为，从 到 的方向变化向量为 ，用空间坐
标表示为 ，其中 ，用空间坐标表示公式为：
[0019]
[0020] 的单位向量表示为 ，计算公式为：
[0021]
[0022] 动目标从前一个轨迹点沿着变化向量 所指向的 方向按平均速度 飞行时间，飞行过程可用向量表示为 ，计算公式为：
[0023]
[0024] 飞行后调整位置的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为，计算公式为：
[0025]
[0026] 其中：
[0027]
[0028]
[0029]
[0030] 的值即为调整位置的最新轨迹点的位置 。
[0031] 进一步地 ，调整 后的 最新轨迹点若低于最低飞行高度 ，即 存在的情况，则需要进一步对位置进行调整，用以调整动目标的空间位置提升高度值的最小比例因子为 ，则有 ，的计算公
式为：
[0032]
[0033] 调整高度的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为 ，带入比例因子 ，计算公式为：
[0034]
[0035] 根据 的计算值得出动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息。
[0036] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：
[0037] （1）能够针对不同类型的动目标的不合理轨迹点给出相对应的预测纠正结果，提升了基于仿真系统动目标的展现效果，降低了错误信息对使用人员掌握动目标运行状态的干扰；
[0038] （2）以符合动目标的整体运行轨迹为基础，能够为基于三维仿真系统实现动目标飞行效果的平滑拟合提供较为准确的基础轨迹点；
[0039] （3）适用范围广，适用于小型无人机、大型民航机、气象勘测气球等多种常见动目标。
附图说明
[0040] 图1为本发明的流程图；
[0041] 图2为动目标飞行距离小于两点之间距离示意图；
[0042] 图3为动目标飞行高度小于最低飞行高度示意图；
[0043] 图4为最新轨迹点位置预测纠正示意图。
具体实施方式
[0044] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0045] 如图1所示，本发明所述方法包括如下步骤：
[0046] （1）阈值设定：根据动目标的机型特征，如小型无人机、大型民航飞机等设定符合其尺寸特点的最低飞行高度 及最大飞行速度 ，其中 、 。
[0047] （2）合理性判定：对于动目标的最新轨迹点，通过与前一个轨迹点的相对位置或者距离地面是否超过最低飞行高度来判断其位置的合理性，
[0048] 如图2所示，若动目标按最大速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行距离小于两轨迹点的相对位置，则最新轨迹点当前位置不合理，需要调整，
[0049] 将最新轨迹点表示为 ，其中 为轨迹点的索引，且 ，则前一个轨迹点为 ，最新轨迹点与前一个轨迹点的位置分别为 和 ，用空间直角坐标分别表示为 ，两点之间的相对距离 的
计算公式为：
[0050]
[0051] 最新轨迹点 与前一个轨迹点 的时间分别表示为 和，按最大飞行速度飞行的距离 计算公式为：
[0052]
[0053] 判断 的相对距离，若动目标按最大速度 飞行，飞行的时间，飞行距离 小于两轨迹点的相对位置 ，则最新轨迹
点当前位置不合理，需要调整；
[0054] 如图3所示，结合最新轨迹点所在位置的地面高度，若到地面的高度小于最低飞行高度，则最新轨迹点当前位置不合理，需要调整，
[0055] 最新轨迹点 所在位置的地面高度为 ，地球半径为 ，空间直角坐标系的原点为地球中心， 的海拔高度 的计算公式为：
[0056]
[0057] 若最新轨迹点到地面的距离 小于最低飞行高度 ，则最新轨迹点当前位置不合理，需要调整。
[0058] （3）预测纠正：首先，求得两点之间飞行的平均速度并计算最新轨迹点与前一个轨迹点方向的变化向量，将动目标从前一个轨迹点按平均速度飞行，飞行时间为两轨迹点的时间差，飞行方向为变化向量所指向的方向；其次，飞行结束后结合地面高度与最低飞行高度，在需要的情况下利用比例因子调整动目标的空间位置从而提升其高度值，最终得到动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息，
[0059] 轨迹点 和 的速度分别表示为 和 ，两点的平均速度的计算公式为：
[0060]
[0061] 和 的方向分别为 和 ，用空间坐标表示分别为，从 到 的方向变化向量为 ，用空间坐
标表示为，其中 ，用空间坐标表示公式为：
[0062]
[0063] 的单位向量表示为 ，计算公式为：
[0064]
[0065] 动目标从前一个轨迹点沿着变化向量 所指向的 方向按平均速度 飞行时间，飞行过程可用向量表示为 ，计算公式为：
[0066]
[0067] 飞行后调整位置的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为，计算公式为：
[0068]
[0069] 其中：
[0070]
[0071]
[0072]
[0073] 调整后的最新轨迹点若低于最低飞行高度，即存在 的情况，则需要进一步对位置进行调整，用以调整动目标的空间位置提升高度值的最小比例因子为 ，则有 ，的计算公式为：
[0074]
[0075] 调整高度的最新轨迹点的位置为 ，用空间直角坐标表示为 ，带入比例因子 ，计算公式为：
[0076]
[0077] 根据 的计算值得出动目标预测纠正后的最新轨迹点的位置信息；
[0078] 实际操作步骤包括求得动目标在两点之间飞行的平均速度 以及两点方向的变化向量 ，将方向向量单位化得到 ；将动目标从前一个轨迹点 开始飞行，速度为 ，飞行 的时间，飞行方向为 所指向的方向，调整后的的位置信息为 ；如图4所示，飞行结束后比较动目标当前的高度
与最低飞行高度 ，若前者较小，则通过比例因子 调整动目标的
空间位置从而提升其高度值，调整后的 的位置信息为 。
