CN115223065B - 一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，涉及高精度定位及数据分析技术领域，本发明包括首先在每一个空突部队地面装备上设立定位装置，然后使用CNN随机序列算法生成两组随机序列，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，获取第二随机序列元素中各个定位装置的数据，在根据随机序列对应表确定对应的地面装备的高精度定位数据；对地面装备机动情况进行复盘，得到装备机动数据，最后根据分析得到的装备机动数据展示装备的机动能力。本发明为一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，分析效果好。

Description

一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法
技术领域
本发明涉及高精度定位及数据分析技术领域，特别涉及一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法。
背景技术
军队战斗力需要强有力的装备来进行保证，军队战斗力的检测需要进行各种试验，以对军队战斗力进行分析，尤其是空突部队，作为近些年新组建的新型兵种，其装备的各项能力检测尤为重要。
其中，空突部队的地面装备的机动能力是需要重点分析的一个方面，现有的空突部队，在进行地面装备机动能力分析过程中，往往需要获取每一个装备对应时刻的位置数据，以及一定时间段内装备前进的路径以及前进的速率，这就需要对地面装备进行高精度定位分析，现有的定位仪器以及定位装置，通过装有较高精度的惯性测量单元IMU和摄像头。但是由于IMU的零偏和零偏不稳定，导致地面装备的惯导***在计算车辆姿态时，还是会产生随时间增长的累计漂移误差，进而会对定位精度造成影响。如果使用的是经过预标定的较高精度的IMU，漂移误差会在千分之一到千分之三，要修正此类惯导姿态，需要利用无累积漂移误差的位置或姿态的观测量，很难找到低成本的解决方案以提供此类观测量，最终造成地面装备对应时间下定位不精确，且由于需要事先获取地面装备的位置数据以及速度数据，得到的数据若不进行加密操作，需要被非法份子获取，造成地面装备实时位置数据保密性能差，最终造成未有一种能够全面分析空突部队地面装备机动能力的方法。
为了解决现有的地面装备定位不准确以及地面装备机动力分析误差大的缺点，我们提出一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，可以有效解决背景技术中现有的地面装备定位不准确以及地面装备机动力分析误差大，在地面装备位置以及速度数据获取中，容易非法份子获取，安全性能差。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在每一个空突部队地面装备上设立定位装置，定位装置包括高清摄像头以及高精惯导；所述高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像，所述高精惯导实时定位地面装备的位置数据；
S2：超级管理员建立随机数生成单元，随机数生成单元分别获取N个第一初始数据和N个第二初始数据；N为大于3的整数；然后根据N个第一初始数据，基于
Figure GDA0004061591440000021
这一公式，计算N个第一数据，具体的x1(n)为所述x1中第n+1个数据，表示不大于
Figure GDA0004061591440000022
的最大整数，
Figure GDA0004061591440000023
表示不大于
Figure GDA0004061591440000024
的最大整数，∧为异或运算符号，并将所述N个第一数据作为第一移位寄存器的初始数据；在根据N个第二初始数据，基于
Figure GDA0004061591440000025
这一递推公式，具体的x2(n)为所述x2中第n+1个数据，表示不大于
Figure GDA0004061591440000026
的最大整数，
Figure GDA0004061591440000027
表示不大于
Figure GDA0004061591440000028
的最大整数，∧为异或运算符号，计算N个第二数据，并将所述N个第二数据作为第二移位寄存器的初始数据；然后根据所述第一移位寄存器的初始数据和所述第二移位寄存器的初始数据，生成第一伪随机序列；
S3：重复步骤S2生成第二伪随机序列，然后两组随机序列中含有相同数量的伪随机数，再次将两组伪随机数打乱，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，且地面装备与按照在地面装备上的定位装置之间根据随机序列对应表相互对应；通过生成伪随机数对地面装备进行标示，以及同时使用伪随机数对定位装置进行标示，使得在得到定位装置的位置数据以及时间数据后，在结合随机序列对应表分析出对应的地面装置的时间数据以及位置数据，进而增强了各个地面装备位置数据的机密性，有效防止非法获取地面装备的位置数据
S4：获取第二随机序列元素中各个定位装置的时间数据以及位置数据，在根据随机序列对应表确定对应的地面装备的高精度定位数据；
S5：对所述地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据；
S6：根据分析得到的装备机动数据展示装备的机动能力，最终完成地面装备机动能力的分析以及复盘。
获取装备的高精度定位数据并对其进行分析计算，然后将分析计算出的数据与相应的军队装备作战要求数据进行对比分析，并以图表的形式对比结果进行展示。
本发明实施例中，通过采集装备的高精度定位数据，得到其轨迹以及各个时刻的速度等数据，并能够依照时间先后顺序对数据进行复盘，适用于一些数据采集范围大，无法直观看出结果，需要后期回放复盘的情况，使得相关人员可以在试验结束后对数据进行复盘还原分析。
优选地，步骤S1中通过所述高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像获取前方道路的当前帧图像中的主消失点；根据当前帧图像中的主消失点计算所述高清摄像头相对当前道路的偏转角；根据所述当前帧图像中的主消失点的位置和车辆高精惯导姿态信息确定所述车辆的当前行驶状态；当所述车辆的当前行驶状态为转弯时，根据所述摄像头相对当前道路的偏转角对所述高精惯导内部惯性测量单元输出的当前惯导姿态信息进行修正，最终输出位置数据，使得位置数据定位更加精确。
优选地，所述地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据，得到装备的战术动作数据，包括：
将所述地面装备高精度定位数据进行回放，分析所述地面装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度指标；
将不同路况，不同天气情况下的速度指标进行对比，分析对所述地面装备各个指标影响情况。
优选地，所述地面装备高精度定位数据进行回放，分析所述地面装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度指标，包括：首先以两个相邻定位点间的距离和两相邻定位点的时间差计算该时间段内的速度为其瞬时速度；然后以时间为关联项关联所述地面装备的速度等指标、路况和天气情况背景条件；最后将分析后的数据与相同情况下的军队要求数据进行对比，分析所述地面装备的机动能力。
本发明实施例中，通过计算相邻两定位点的平均速度代表其瞬时速度，利用两点间的距离除以两点之间的时间差，其中两点间的距离公式如下：
Figure GDA0004061591440000041
其中，Alat为某个点的精度，Blat为某个点相邻点的精度，Alng为某个点的纬度，Blng为某个点相邻点的纬度，计算速度公式如下：
Figure GDA0004061591440000042
其中，s为两点间路程，为某个点的时刻，为相邻点的时刻，得到速度之后通过时间与所在的道路情况以及天气情况进行关联分析，将得到的结果与军队作战标准进行对比，分析判断所述地面装备的机动能力情况
优选地，所述步骤S3中设立超级管理员权限，只有超级管理员权限实现查询检索随机序列对应表，非超级管理员权限无法实现查询检索随机序列对应表。
优选地，场景图像以及位置数据之间的传输通过无线卫星通信进行传输，且无线传输过程中使用加密传输，进一步保证数据传输的安全性。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明中，通过高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像获取前方道路的当前帧图像中的主消失点；根据当前帧图像中的主消失点计算高清摄像头相对当前道路的偏转角；根据当前帧图像中的主消失点的位置和车辆高精惯导姿态信息确定车辆的当前行驶状态；当车辆的当前行驶状态为转弯时，根据摄像头相对当前道路的偏转角对高精管道内部惯性测量单元输出的当前惯导姿态信息进行修正，最终输出位置数据，使得位置数据定位更加精确。
本发明中，本发明提供的伪随机序列的生成方法，根据N个第一初始数据和N个第二初始数据，分别计算N个第一数据和N个第二数据，并分别作为第一移位寄存器的初始数据和第二移位寄存器的初始数据。根据第一移位寄存器和第二移位寄存器的初始数据可通过一个时钟周期生成伪随机序列中的第一个数据，并且每一个时钟周期产生伪随机序列中的一个数据，最终生成伪随机序列。生成伪随机序列中的第一个数据只需一个时钟周期。避免了通过第一移位寄存器和第二移位寄存器，直接根据N个第一初始数据和N个第二初始数据，经过指定数量的时钟周期后才能得到伪随机序列的第一个数据。生成伪随机序列的第一个数据的过程中，不需要进行迭代，只需通过一个时钟周期即可完成，大大提高了生成伪随机序列的速度，缩短了生成时间。
本发明中，两组随机序列中含有相同数量的伪随机数，再次将两组伪随机数打乱，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，且地面装备与按照在地面装备上的定位装置之间根据随机序列对应表相互对应；通过生成伪随机数对地面装备进行标示，以及同时使用伪随机数对定位装置进行标示，使得在得到定位装置的位置数据以及时间数据后，在结合随机序列对应表分析出对应的地面装置的时间数据以及位置数据，进而增强了各个地面装备位置数据的机密性，有效防止非法获取地面装备的位置数据。
本发明中，通过计算相邻两定位点的平均速度代表其瞬时速度，利用两点间的距离除以两点之间的时间差，通过两点经度以及纬度的位置数据，得到速度之后通过时间与所在的道路情况以及天气情况进行关联分析，将得到的结果与军队作战标准进行对比，分析判断装备的机动能力情况，实现复盘分析空突地面装备机动能力分析。
附图说明
图1为本发明一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法的流程图；
图2为本发明一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法的***框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1-2所示，本发明为一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在每一个空突部队地面装备上设立定位装置，定位装置包括高清摄像头以及高精惯导；高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像，高精惯导实时定位地面装备的位置数据；
S2：超级管理员建立随机数生成单元，随机数生成单元分别获取N个第一初始数据和N个第二初始数据；N为大于3的整数；然后根据N个第一初始数据，基于
Figure GDA0004061591440000071
这一公式，计算N个第一数据，具体的x1(n)为x1中第n+1个数据，表示不大于
Figure GDA0004061591440000072
的最大整数，
Figure GDA0004061591440000073
表示不大于
Figure GDA0004061591440000074
的最大整数，∧为异或运算符号，并将N个第一数据作为第一移位寄存器的初始数据；在根据N个第二初始数据，基于
Figure GDA0004061591440000075
这一递推公式，具体的x2(n)为x2中第n+1个数据，表示不大于
Figure GDA0004061591440000076
的最大整数，
Figure GDA0004061591440000077
表示不大于
Figure GDA0004061591440000081
的最大整数，∧为异或运算符号，计算N个第二数据，并将N个第二数据作为第二移位寄存器的初始数据；然后根据第一移位寄存器的初始数据和第二移位寄存器的初始数据，生成第一伪随机序列；
S3：重复步骤S2生成第二伪随机序列，然后两组随机序列中含有相同数量的伪随机数，再次将两组伪随机数打乱，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，且地面装备与按照在地面装备上的定位装置之间根据随机序列对应表相互对应；通过生成伪随机数对地面装备进行标示，以及同时使用伪随机数对定位装置进行标示，使得在得到定位装置的位置数据以及时间数据后，在结合随机序列对应表分析出对应的地面装置的时间数据以及位置数据，进而增强了各个地面装备位置数据的机密性，有效防止非法获取地面装备的位置数据；
S4：获取第二随机序列元素中各个定位装置的时间数据以及位置数据，在根据随机序列对应表确定对应的地面装备的高精度定位数据；
S5：对地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据；
S6：根据分析得到的装备机动数据展示装备的机动能力，最终完成地面装备机动能力的分析以及复盘。
获取装备的高精度定位数据并对其进行分析计算，然后将分析计算出的数据与相应的军队装备作战要求数据进行对比分析，并以图表的形式对比结果进行展示。
本发明实施例中，通过采集装备的高精度定位数据，得到其轨迹以及各个时刻的速度等数据，并能够依照时间先后顺序对数据进行复盘，适用于一些数据采集范围大，无法直观看出结果，需要后期回放复盘的情况，使得相关人员可以在试验结束后对数据进行复盘还原分析。
其中，步骤S1中通过高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像获取前方道路的当前帧图像中的主消失点；根据当前帧图像中的主消失点计算高清摄像头相对当前道路的偏转角；根据当前帧图像中的主消失点的位置和车辆高精惯导姿态信息确定车辆的当前行驶状态；当车辆的当前行驶状态为转弯时，根据摄像头相对当前道路的偏转角对高精管道内部惯性测量单元输出的当前惯导姿态信息进行修正，最终输出位置数据，使得位置数据定位更加精确。
其中，地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据，得到装备的战术动作数据，包括：
将装备高精度定位数据进行回放，分析装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度等指标；
将不同路况，不同天气情况下的速度等指标进行对比，分析对装备各个指标影响情况。
其中，地面装备高精度定位数据进行回放，分析装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度指标，包括：
以两个相邻定位点间的距离和两相邻定位点的时间差计算该时间段内的速度为其瞬时速度；
以时间为关联项关联装备的速度等指标、路况和天气情况等背景条件；
将分析后的数据与相同情况下的军队要求数据进行对比，分析装备的机动能力。
本发明实施例中，通过计算相邻两定位点的平均速度代表其瞬时速度，利用两点间的距离除以两点之间的时间差，其中两点间的距离公式如下：
Figure GDA0004061591440000101
其中，Alat为某个点的精度，Blat为某个点相邻点的精度，Alng为某个点的纬度，Blng为某个点相邻点的纬度，计算速度公式如下：
Figure GDA0004061591440000102
其中，s为两点间路程，为某个点的时刻，为相邻点的时刻，得到速度之后通过时间与所在的道路情况以及天气情况进行关联分析，将得到的结果与军队作战标准进行对比，分析判断装备的机动能力情况。
其中，步骤S3中设立超级管理员权限，只有超级管理员权限实现查询检索随机序列对应表，非超级管理员权限无法实现查询检索随机序列对应表。
其中，场景图像以及位置数据之间的传输通过无线卫星通信进行传输，且无线传输过程中使用加密传输，进一步保证数据传输的安全性。
实际使用中：在每一个空突部队地面装备上设立定位装置，定位装置用于获取位置数据，超级管理员建立随机数生成单元，随机数生成单元分别获取N个第一初始数据和N个第二初始数据；在通过两个递推公式生成第一伪随机序列，例如本次演习需要对六个地面装备进行分析，则例如生成的第一伪随机序列为(12、63、29、36、20、5)，重复上述步骤生成第二伪随机序列例如(89、24、55、47、31、64)，然后将两组伪随机数打乱，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，如表1，
第一伪随机序列 29 63 5 12 20 36
第二伪随机序列 89 64 55 24 31 47
表1
对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，且地面装备与按照在地面装备上的定位装置之间根据随机序列对应表相互对应，每一个定位装置的实时位置数据的计算以及存储过程均对应附着在对应第二伪随机序列编号下对应的定位装置上，通过数据修正以及数据运算，得到该定位装置的速度数据并分析处机动能力，反向通过随机序列对应表获取对应定位装置的速度以及机动能力，完成地面装备机动能力的分析，且分析过程中通过伪随机序列对应表进行加密操作，提高地面装备机动能力分析的安全性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在每一个地面装备上设立定位装置，定位装置包括高清摄像头以及高精惯导；所述高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像，所述高精惯导实时定位地面装备的位置数据；
S2：超级管理员建立随机数生成单元，随机数生成单元分别获取N个第一初始数据和N个第二初始数据；N为大于3的整数；然后根据N个第一初始数据，基于
Figure FDA0004092733860000011
这一公式，计算N个第一数据，并将所述N个第一数据作为第一移位寄存器的初始数据；再根据N个第二初始数据，基于
Figure FDA0004092733860000012
这一递推公式，计算N个第二数据，并将所述N个第二数据作为第二移位寄存器的初始数据；然后根据所述第一移位寄存器的初始数据和所述第二移位寄存器的初始数据，生成第一伪随机序列；
所述步骤S2中，具体的x1(n)为x1中第n+1个数据，表示不大于
Figure DA00040927338652575779
的最大整数，
Figure FDA0004092733860000014
表示不大于
Figure FDA0004092733860000015
的最大整数，具体的x2(n)为x2中第n+1个数据，表示不大于
Figure FDA0004092733860000016
的最大整数，
Figure FDA0004092733860000017
表示不大于
Figure FDA0004092733860000018
的最大整数，∧为异或运算符号；
S3：重复步骤S2生成第二伪随机序列，然后两组随机序列中含有相同数量的伪随机数，再次将两组伪随机数打乱，然后将两组随机序列收尾对应生成随机序列对应表，对地面装备按照第一随机序列进行编号，然后将安装在地面装备上的定位装置按照第二随机序列编号，且地面装备与按照在地面装备上的定位装置之间根据随机序列对应表相互对应；
S4：将获取第二随机序列元素中各个定位装置的时间数据以及位置数据，在根据随机序列对应表确定对应的地面装备的高精度定位数据；
S5：对所述地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据；
S6：根据分析得到的装备机动数据展示装备的机动能力，最终完成地面装备机动能力的分析以及复盘。
2.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：步骤S1中通过所述高清摄像头实时拍摄地面装备前行过程中的场景图像获取前方道路的当前帧图像中的主消失点；根据当前帧图像中的主消失点计算所述高清摄像头相对当前道路的偏转角；根据所述当前帧图像中的主消失点的位置和车辆高精惯导姿态信息确定所述车辆的当前行驶状态；当所述车辆的当前行驶状态为转弯时，根据所述摄像头相对当前道路的偏转角对所述高精惯导内部惯性测量单元输出的当前惯导姿态信息进行修正，最终输出位置数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：所述地面装备机动情况进行复盘，得到并分析装备机动数据，得到装备的战术动作数据，具体包括以下步骤：首先将所述地面装备高精度定位数据进行回放，分析所述地面装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度指标；然后将不同路况，不同天气情况下的速度指标进行对比，分析对所述地面装备各个指标影响情况。
4.根据权利要求3所述的一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：地面装备高精度定位数据进行回放，分析所述地面装备机动过程中在不同路况，不同天气情况中的速度指标，具体包括以下步骤：首先以两个相邻定位点间的距离和两相邻定位点的时间差计算该时间差内的速度为其瞬时速度；其次以时间为关联项关联所述地面装备的速度指标、路况和天气情况背景条件；最后将分析后的数据与相同情况下的军队要求数据进行对比，分析所述地面装备的机动能力。
5.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：所述步骤S3中设立超级管理员权限，所述超级管理员权限实现查询检索随机序列对应表，非超级管理员权限无法实现查询检索随机序列对应表，超级管理员同时需要身份认证。
6.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位复盘分析空突地面装备机动能力的方法，其特征在于：场景图像以及位置数据之间的传输通过无线卫星通信进行传输。
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