CN110672871A - 一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及地面目标运动状态实时探测技术领域,具体涉及一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法。
背景技术
近年来高精度机载光电侦察转塔均具备对地面静止目标定位的功能,以及对运动目标的测速测向功能;对运动目标的测速测向,目前常用的方法是通过对运动目标的连续定位来实现;但由于对运动目标的定位存在较大的随机噪声,通过连续定位计算出的目标速度和方向误差较大;若采用平滑滤波等方法衰减噪声,则会带来较大的测量滞后,因此现有的通过连续定位实现运动目标测速测向的方法存在测量精度和测量实时性的矛盾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法;在目标测速测向过程中,光电转塔的视轴始终指向目标,同时光电转塔的激光测距仪持续测量目标到载机的直线距离;机载计算机同步实时采集在地理坐标系下载机的北向速度东向速度航向角α、俯仰角β、横滚角γ,和在视轴坐标系下光电转塔的方位角α1、俯仰角β1、滚转角γ1、方位角速度ωz,俯仰角速度ωy,以及目标到载机的直线距离D;然后通过机载计算机计算出目标的速度Vt和方向角αt。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其具体过程如下:
S1:在目标测速测向过程中,光电转塔的视轴始终指向目标;同时光电转塔的激光测距仪持续测量目标到载机的直线距离;
S3:在目标测速测向过程中,机载计算机通过机载组合惯导同步实时采集载机在地理坐标系下航向角α、俯仰角β、横滚角γ;
S4:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔的塔载组合惯导同步实时采集在视轴坐标系下光电转塔的方位角α1、俯仰角β1、滚转角γ1,以及光电转塔的方位角速度ωz,俯仰角速度ωy;
S5:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔激光测距仪实时采集目标到载机的直线距离D;
S6:机载计算机根据公式以及采集到的目标在视轴坐标系的方位角速度ωz、俯仰角速度ωy、目标到载机的直线距离D,计算出视轴坐标系下的目标速度其中为视轴坐标系下目标右方向速度分量,为视轴坐标系下目标下方向速度分量;
S7:机载计算机根据公式及已经计算出的视轴坐标系下的目标速度计算出在地理坐标系下目标相对载机的速度其中,为相对速度在地理坐标系下的北向分量,为相对速度在地理坐标系下的东向分量,为二次坐标转换的方向余弦矩阵;
上文中所述机载计算机计算过程所用公式,推导过程如下:
载机携光电转塔跟踪地面目标时多处于平稳飞行状态,载机爬升率近似取值为0;假设侦察区域地势平缓,地面运动目标爬升速率亦近似取值为0。在地理坐标系下(地理坐标系选取北东地即NED坐标系),用目标速度减载机速度则为目标相对载机的运动速度,即:
其中为地理坐标系下载机的北向速度,为地理坐标系下载机的东向速度,为地理坐标系下目标的北向速度,为地理坐标系下目标的东向速度,为相对速度在地理坐标系北方向的分量,为相对速度在地理坐标系东方向的分量,取相对速度在地理坐标系下方向的分量为0;
α、β、γ分别为载机航向角、俯仰角和横滚角;
α1、β1、γ1分别为视轴坐标系下光电转塔的方位角、俯仰角和滚转角;
计算视轴坐标系下目标速度:
在光电转塔对运动目标稳定跟踪时,视轴能够始终指向运动目标,转塔内部安装的高精度陀螺能够反映目标相对视轴的角速度,角速度与旋转半径的乘积即为目标相对载机或光电转塔的速度,即有D为载机到目标的直线距离,可由激光测距直接获得;ωz为方位陀螺输出,ωy为俯仰陀螺输出,D、ωz、ωy均为已知量,可通过计算得出;
由于采用如上所述的技术方案,本发明具有如下有益效果:本发明所述的一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,在目标测速测向过程中,光电转塔的视轴始终指向目标,同时光电转塔的激光测距仪持续测量目标到载机的直线距离;机载计算机同步实时采集在地理坐标系下载机的北向速度东向速度航向角α、俯仰角β、横滚角γ,和在视轴坐标系下光电转塔的方位角α1、俯仰角β1、滚转角γ1、方位角速度ωz,俯仰角速度ωy,以及目标到载机的直线距离D;然后通过机载计算机计算出目标的速度Vt和方向角αt;该方法解决了现有的通过对运动目标的连续定位、平滑滤波减噪,来测量运动目标速度及方向角所带来的测量滞后问题,实现了对运动目标的实时测量;同时,该方法所采集数据均来自高精密的机载组合惯导、光电转塔塔载组合惯导、激光测距仪等设备,因此具有数据精度高的特点,相应的提高了对目标测速测向的精度。
附图说明
图1为测速测向计算流程示意图。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明,公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进:
一种基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其具体过程如下:
S1:在目标测速测向过程中,光电转塔的视轴始终指向目标;同时光电转塔的激光测距仪持续测量目标到载机的直线距离;
S3:在目标测速测向过程中,机载计算机通过机载组合惯导同步实时采集载机在地理坐标系下航向角α、俯仰角β、横滚角γ;
S4:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔的塔载组合惯导同步实时采集在视轴坐标系下光电转塔的方位角α1、俯仰角β1、滚转角γ1,以及光电转塔的方位角速度ωz,俯仰角速度ωy;
S5:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔激光测距仪实时采集目标到载机的直线距离D;
S6:机载计算机根据公式以及采集到的目标在视轴坐标系的方位角速度ωz、俯仰角速度ωy、目标到载机的直线距离D,计算出视轴坐标系下的目标速度其中为视轴坐标系下目标右方向速度分量,为视轴坐标系下目标下方向速度分量;
S7:机载计算机根据公式及已经计算出的视轴坐标系下的目标速度计算出在地理坐标系下目标相对载机的速度其中,为相对速度在地理坐标系下的北向分量,为相对速度在地理坐标系下的东向分量,为二次坐标转换的方向余弦矩阵;
以下为组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法的具体实施例:
采集到的某时刻载机和光电转塔相关数据如下:
计算得到目标速度:Vt=61.6km/h,目标方向角:αt=273.2
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (9)
2.根据权利要求1所述的基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其特征是:在目标测速测向过程中,机载计算机通过机载组合惯导同步实时采集载机在地理坐标系下北向速度载机在地理坐标系东向速度
3.根据权利要求1所述的基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其特征是:在目标测速测向过程中,机载计算机通过机载组合惯导同步实时采集载机在地理坐标系下航向角α、俯仰角β、横滚角γ。
4.根据权利要求1所述的基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其特征是:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔的塔载组合惯导同步实时采集在视轴坐标系下光电转塔的方位角α1、俯仰角β1、滚转角γ1,以及光电转塔的方位角速度ωz,俯仰角速度ωy。
5.根据权利要求1所述的基于组合惯导信息和光电转塔视频跟踪的运动目标测速测向方法,其特征是:在目标测速测向过程中,机载计算机通过光电转塔激光测距仪实时采集目标到载机的直线距离D。
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