一种跨平台目标指示误差估计方法

摘要

本发明公开了一种跨平台目标指示误差估计方法，所述方法包括以下步骤；获取空中平台目标测量值；获取的目标测量值转换到空中平台直角坐标系下；将空中平台直角坐标系下的目标测量值从空中平台传输到地面防空武器平台；将传输到地面防空武器平台的目标测量值转换到球坐标系下；根据上述步骤中各坐标系之间的转换关系，得到转换环节中存在的各种误差源；根据误差传播方程建立各种误差源误差与误差之间的转换函数，得到目标指示误差。

权利要求

1.一种跨平台目标指示误差估计方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1.获取空中平台目标测量值；

步骤2.将获取的目标测量值转换到空中平台直角坐标系下；

步骤3.将空中平台直角坐标系下的目标测量值从空中平台传输到地面防空武器平台；

步骤4.将传输到地面防空武器平台的目标测量值转换到球坐标系下；

步骤5.根据步骤1‑步骤4中各坐标系之间的转换关系，得到转换环节中存在的各种误差源，以此建立远程目标指示误差传递模型；

步骤6.通过建立的远程目标指示误差传递模型，对远程目标指示误差进行估计；

所述步骤5中各种误差源包括空中平台目标测量误差，所述空中平台目标测量误差包括位置测量误差和速度误差，包括；

位置测量误差：目标相对于空中平台的距离r、方位角φ和俯仰角θ的均方差给定；

空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系为：根据空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系得误差传递关系：速度误差以真实NED坐标系(Oxyz)1坐标系各轴方向速度的均方差 给定；

所述步骤5中各种误差源包括空中平台坐标转换误差；

由于空中平台无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)1d存在一定的误差角，记作(ΔΨx，ΔΨy，ΔΨz)，空中平台真实NED坐标系相当于空中平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转ΔΨz‑ΔΨy‑ΔΨx角度；

转换矩阵：

空中平台坐标转换误差传递：

2.根据权利要求1所述的一种跨平台目标指示误差估计方法，其特征在于，步骤5中所述的各种误差源还包括：空中平台到地面防空武器平台时延误差和地面防空武器平台坐标转换误差。

3.根据权利要求2所述的一种跨平台目标指示误差估计方法，其特征在于，所述空中平台到地面防空武器平台时延误差，计算步骤如下；

假设目标以空中平台测量时刻的速度作匀速直线运动，信息从空中平台传输到地面防空武器平台的延时为TR，传输延时的测量误差给定为ΔTR；

空中平台NED坐标系速度 转换到空中平台真实大地坐标系实速度其中，T为空中平台NED坐标系速度转换到空中平台真实大地坐标系实速度转换矩阵，转换关系：速度转换误差传递：

考虑信息传输延时目标(Oxyz)1d坐标系位置为：

4.根据权利要求3所述的一种跨平台目标指示误差估计方法，其特征在于，所述地面防空武器平台坐标转换误差，计算步骤如下；

先考虑远程平台与地面防空武器平台存在的相对位置关系，假设远程平台相对地面防空武器平台的位置为(x12,y12,z12)，平移变换关系：同理，空中平台、地面防空武器平台也无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)2d存在一定的误差角，记作(Δωx,Δωy,Δωz)，地面防空武器平台真实NED坐标系相当于地面防空武器平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转角度Δωx‑Δωy‑Δωz；

转换矩阵：

地面防空武器平台坐标转换误差传递：

地面防空武器平台直角坐标转换为球坐标：

引入地面防空武器平台目标指示的均方差 地面防空武器平台目标指示误差传递：

说明书

一种跨平台目标指示误差估计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及误差估计技术领域，尤其涉及一种跨平台目标指示误差估计方法。

背景技术

[0002] 现代空袭与反空袭作战条件下，各种类型的超低空目标构成了地面防空武器面临的严重威胁，跨平台协同防空成为了信息时代地面防空武器，特别是中远程防空武器迫切需要具备的一种新型作战样式，跨平台协同防空的功能重点体现在超视距拦截超低空目标。

[0003] 跨平台协同防空利用其他空中平台探测跟踪目标，将目标信息指示给地面防空武器平台，地面武器平台进行武器的发射和制导，克服视距限制，实现对超低空目标超视距拦截，增大防空武器作战空域。远程目标指示误差是否满足火控解算要求，是决定跨平台协同防空能否成功的关键因素，因此，远程目标指示误差的估计是实现跨平台协同防空的关键技术问题。

发明内容

[0004] 针对上述技术问题，本发明针提供了一种跨平台目标指示误差估计方法。

[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

[0006] 本发明提供了一种跨平台目标指示误差估计方法，包括以下步骤；

[0007] 步骤1.获取空中平台目标测量值；

[0008] 步骤2.将获取的目标测量值转换到空中平台直角坐标系下；

[0009] 步骤3.将空中平台直角坐标系下的目标测量值从空中平台传输到地面防空武器平台；

[0010] 步骤4.将传输到地面防空武器平台的目标测量值转换到球坐标系下；

[0011] 步骤5.根据步骤1‑步骤4中各坐标系之间的转换关系，得到转换环节中存在的各种误差源，以此建立远程目标指示误差传递模型；

[0012] 步骤6.通过建立的远程目标指示误差传递模型，对远程目标指示误差进行估计。

[0013] 进一步地，步骤5中所述的各种误差源包括：空中平台目标测量误差、空中平台坐标转换误差、空中平台到地面防空武器平台时延误差和地面防空武器平台坐标转换误差。

[0014] 进一步地，步骤5.1计算空中平台目标测量误差包括位置测量误差和速度误差；

[0015] 位置测量误差：目标相对于空中平台的距离r、方位角φ和俯仰角θ的均方差给定；

[0016] 空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系为：

[0017]

[0018] 根据空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系可得误差传递关系：

[0019] 速度误差以(Oxyz)1坐标系各轴方向速度的均方差 给定。

[0020] 进一步地，步骤5.2计算空中平台坐标转换误差；

[0021] 由于空中平台无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)1d存在一定的误差角，记作(ΔΨx，ΔΨy，ΔΨz)，空中平台真实NED坐标系相当于空中平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转ΔΨz‑ΔΨy‑ΔΨx角度；

[0022] 转换矩阵：

[0023]

[0024] 空中平台坐标转换误差传递：

[0025]

[0026] 进一步地，步骤5.3计算空中平台到地面防空武器平台时延误差；

[0027] 假设目标以空中平台测量时刻的速度作匀速直线运动，信息从空中平台传输到地面防空武器平台的延时为TR，传输延时的测量误差给定为ΔTR；

[0028] 空中平台NED坐标系速度 转换到空中平台真实大地坐标系实速度转换关系：

[0029]

[0030] 速度转换误差传递：

[0031]

[0032] 考虑信息传输延时目标(Oxyz)1d坐标系位置为：

[0033]

[0034] 进一步地，步骤5.4计算地面防空武器平台坐标转换误差；

[0035] 先考虑远程平台与地面防空武器平台存在的相对位置关系，假设远程平台相对地面防空武器平台的位置为(x1‑2,y1‑2,z1‑2)，平移变换关系：

[0036]

[0037] 同理，空中平台、地面防空武器平台也无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)2d存在一定的误差角，记作(Δωx,Δωy,Δωz)，地面防空武器平台真实NED坐标系相当于地面防空武器平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转角度Δωx‑Δωy‑Δωz；

[0038] 转换矩阵：

[0039]

[0040] 地面防空武器平台坐标转换误差传递：

[0041]

[0042] 地面防空武器平台直角坐标转换为球坐标：

[0043]

[0044] 引入地面防空武器平台目标指示的均方差

[0045] 地面防空武器平台目标指示误差传递：

[0046]

[0047] 与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

[0048] 针对空中平台信息支援下地面防空武器超视距拦截超低空目标问题，用于估计空中平台远程目标指示误差，有效支持防空武器的发射和制导；根据空中平台目标测量误差、空中平台坐标转换误差、空中平台到武器平台时延误差和武器平台坐标转换误差建立远程目标指示误差传递模型，以此求解目标指示误差；该方法简单、实用，误差来源清晰、覆盖全面，误差分析准确。

附图说明

[0049] 图1为本发明的流程示意图；

[0050] 图2为本发明误差的流程示意图。

具体实施方式

[0051] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0052] 本实施例针对空中平台信息支援下地面防空武器超视距拦截超低空目标问题，用于估计空中平台远程目标指示误差，有效支持防空武器的发射和制导。该方法首先对远程目标指示误差的影响因素进行分析，然后综合考虑空中平台目标测量误差、坐标转换误差，空中平台到武器平台时延误差和武器平台坐标转换误差建立远程目标指示误差传递模型。

[0053] 参照图1和图2，本发明提供了一种跨平台目标指示误差估计方法，包括以下步骤；

[0054] 步骤1.获取空中平台目标测量值。

[0055] 空中平台具有捕获、跟踪和测量功能，能够给出目标相对于空中平台的距离r、方位φ和俯仰角θ。

[0056] 步骤2.将获取的目标测量值转换到空中平台直角坐标系下。

[0057] 目标测量直角坐标系(Oxyz)1，其原点O为空中平台为中心，俯仰角θ和方位角 转轴的交点，ox轴为俯仰角θ、方位角 等于0°时的测量主轴，oz轴垂直于ox轴，oy轴与ox、oz轴构成右手系，也称为以空中平台建立NED(北东地)坐标系(Oxyz)1。

[0058] 原始目标测量值转换到空中平台直角坐标系下，转换关系如下：

[0059]

[0060] 步骤3.将空中平台直角坐标系下的目标测量值从空中平台传输到地面防空武器平台。

[0061] 步骤4.将传输到地面防空武器平台的目标测量值转换到球坐标系下。

[0062] 步骤5.根据步骤1‑步骤4中各坐标系之间的转换关系，得到转换环节中存在的各种误差源，以此建立远程目标指示误差传递模型。

[0063] 误差源包括：空中平台目标测量误差、空中平台坐标转换误差、空中平台到地面防空武器平台时延误差和地面防空武器平台坐标转换误差。

[0064] 建立远程目标指示误差传递模型的过程包括：

[0065] 步骤5.1计算空中平台目标测量误差包括位置测量误差和速度误差。

[0066] 位置测量误差：目标相对于空中平台的距离r、方位角φ和俯仰角θ的均方差给定。

[0067] 空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系为：

[0068]

[0069] 根据空中平台球坐标与空中平台直角坐标转换关系可得误差传递关系：

[0070] 速度误差以(Oxyz)1坐标系各轴方向速度的均方差 给定。

[0071] 步骤5.2计算空中平台坐标转换误差。

[0072] 由于空中平台无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)1d存在一定的误差角，记作(ΔΨx，ΔΨy，ΔΨz)，空中平台真实NED坐标系相当于空中平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转ΔΨz‑ΔΨy‑ΔΨx角度。

[0073] 转换矩阵：

[0074]

[0075] 空中平台坐标转换误差传递：

[0076]

[0077] 步骤5.3计算空中平台到地面防空武器平台时延误差。

[0078] 假设目标以空中平台测量时刻的速度作匀速直线运动，信息从空中平台传输到地面防空武器平台的延时为TR，传输延时的测量误差给定为ΔTR。

[0079] 空中平台NED坐标系速度 转换到空中平台真实大地坐标系实速度转换关系：

[0080]

[0081] 速度转换误差传递：

[0082]

[0083] 考虑信息传输延时目标(Oxyz)1d坐标系位置为：

[0084]

[0085] 步骤5.4计算地面防空武器平台坐标转换误差。

[0086] 先考虑远程平台与地面防空武器平台存在的相对位置关系，假设远程平台相对地面防空武器平台的位置为(x1_2,y1_2,z1_2)，平移变换关系：

[0087]

[0088] 同理，空中平台、地面防空武器平台也无法准确跟踪NED坐标系，与真实NED坐标系(Oxyz)2d存在一定的误差角，记作(Δωx,Δωy,Δωz)，地面防空武器平台真实NED坐标系相当于地面防空武器平台坐标系绕Z‑Y‑X旋转角度Δωx‑Δωy‑Δωz。

[0089] 转换矩阵：

[0090]

[0091] 地面防空武器平台坐标转换误差传递：

[0092]

[0093] 地面防空武器平台直角坐标转换为球坐标：

[0094]

[0095] 引入地面防空武器平台目标指示的均方差

[0096] 地面防空武器平台目标指示误差传递：

[0097]

[0098] 步骤6.通过建立的远程目标指示误差传递模型，对远程目标指示误差进行估计。

[0099] 在本发明的实施例中还提供了一种跨平台目标指示误差估计系统，包括：空中平台目标测量模块、空中平台坐标转换模块、空中平台到地面防空武器平台传输模块、地面防空武器平台坐标转换模块、误差计算模块、目标指示误差模块。

[0100] 空中平台目标测量模块用于获取空中平台目标测量值；空中平台坐标转换模块用于将获取的目标测量值转换到空中平台直角坐标系下；空中平台到地面防空武器平台传输模块用于将空中平台直角坐标系下的目标测量值从空中平台传输到地面防空武器平台；地面防空武器平台坐标转换模块用于将传输到地面防空武器平台的目标测量值转换到球坐标系下；误差计算模块获取转换环节中存在的各种误差源；目标指示误差模块根据误差传播方程建立各种误差源误差与误差之间的转换函数，得到目标指示误差。

[0101] 误差计算模块中各种误差源包括空中平台目标测量误差、空中平台坐标转换误差、空中平台到地面防空武器平台时延误差和地面防空武器平台坐标转换误差。

[0102] 在本发明的实施例中，还提供了一种跨平台目标指示误差估计装置，其包括：包括处理器、存储器以及程序；程序存储在存储器中，处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的跨平台目标指示误差估计方法。

[0103] 在上述基于远程目标指示误差估计装置的实现中，存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线实现电性连接，如可以通过总线连接。存储器中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。

[0104] 存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称：RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称：ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read‑OnlyMemory，简称：PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read‑OnlyMemory，简称：EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasableProgrammableRead‑OnlyMemory，简称：EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。

[0105] 处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称：CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称：NP)等。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

[0106] 在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被配置成存储程序，程序被配置成执行上述跨平台目标指示误差估计方法。

[0107] 本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0108] 本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中指定的功能的装置。

[0109] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。