一種在干擾環境下的目標定位方法
【技術領域】
[0002] 本發明涉及防空導彈武器系統火控系統領域，特別涉及一種在干擾環境下的目標 定位方法。
【背景技術】
[0003] 隨著技術的發展，戰場環境的日益復雜。隱身、高速目標的出現和電子干擾手段的 運用都成為防空作戰面臨的巨大挑戰。從技術難度的角度來看，電子干擾手段易于實現，是 各國空軍高度重視并普遍發展的戰場對抗手段。從局部戰爭經驗來看，空襲方除采用精確 打擊武器外，還必然采用遠距離支援干擾和空襲載機隨隊自衛式干擾的戰術W減弱地面防 空力量的作戰能力，最大限度的保障空襲編隊安全。
[0004] 電子干擾手段的運用，可使防空導彈的雷達系統無法準確定位目標位置、形成航 跡，進而無法形成對來襲目標的跟蹤、指示和打擊。可見，防空導彈武器系統對復雜電磁干 擾環境下的作戰能力需求迫切。因此，不僅雷達、導彈等分系統需要具備良好的抗干擾能 力，武器系統在指揮控制能力上同樣需要能夠對各種傳感器傳來的干擾目標信息進行融合 處理，最終實現對真實目標和干擾目標的有效指示。
[0005] 本發明將傳感器和目標均看作H維空間的點，有方法角、俯仰角確定一條源自傳 感器經過目標的射線。通過多部傳感器的多條關聯射線，實現目標的定位和跟蹤。
【發明內容】
[0006] 本發明解決的問題是，現有技術無法在電子干擾條件下，通過傳感器提供的純角 度信息得到目標的H維位置信息；為解決所述問題，本發明提供一種在干擾環境下的目標 定位方法。
[0007] 本發明提供的在干擾環境下的目標定位方法采用至少兩個傳感器對目標進行探 巧||，得到同一目標相對于兩個傳感器的俯仰角和方位角；然后將目標和所述兩個傳感器投 影在同一水平面上，根據正弦定理計算目標的空間位置。
[0008] 進一步，在目標不止一個的情況下，還包括：對所述兩個傳感器的測量數據進行配 對，找出兩個傳感器對同一目標的測量數據。
[0009] 進一步，包括：在目標不止一個的情況下，依據兩個傳感器對同一目標的觀測射線 之間距離最小的原則，對傳感器的測量數據進行配對，找出兩個傳感器來源于同一目標的 探測值。
[0010] 進一步，在傳感器的數量大于2的情況下，任取兩個傳感器的探測值計算目標的 空間位置；或者對傳感器進行兩兩組合，計算各個組合的H維坐標總定位誤差，選取誤差小 的傳感器組合進行定位。
[0011] 進一步，采用傳感器Si和S2對目標進行探測，tdi分別為兩傳感器之間距離和水 平距離，巧、巧和巧、瀉分別為傳感器Si和S2相對于同一目標的方位角和俯仰角；則，在兩 傳感器和目標在同一水平面上的投影不在同一直線上時，目標在W傳感器Si和傳感器S2為原點的大地坐標系中的坐標分別為：
[0012] 進一步，兩個傳感器對目標的觀測射線之間的距離為：
其中
為角度觀測單位矢量， 狂Sl，Ysl，Zsl)、化2，Ys2，Zs2)分別為大地坐標系下兩傳感器站址坐標，
(〇4，在1)、（a'2，片2)分別為兩傳感器的探測值。
[001引 進一步，
[0014] 在作戰過程中，干擾機對其干擾范圍內的雷達進行干擾，使受干擾的雷達無法測 到回波時間，從而使該雷達得不到距離信息而失去對其進行定位和跟蹤能力。本發明針對 W上定位困難，可W利用雷達獲取的方位角和俯仰角信息，將目標定位于滿足該兩個角度 的射線上。然后通過源自多站對同一干擾源目標探測獲得的射線來交叉定位出目標的所 在。
[0015] 本發明可應用于目標自衛干擾及實施距離欺騙手段下的目標位置計算，為實時導 彈發射提供可用的目標H維引導信息。其它型號可直接使用該方法，通用性良好，能夠有效 的節約研制經費和人力資源成本，可滿足不同導彈武器系統對干擾目標交叉定位的要求。
【附圖說明】
[0016] 圖1武器系統交叉定位流程圖； 圖2目標和兩個傳感器在同一水平面上的投影不在同一條直線上時，兩個傳感器與目 標的相對位置示意圖； 圖3目標和兩個傳感器在同一水平面上的投影在同一條直線上時，兩個傳感器與目標 的相對位直不^意圖。
[0017]
【具體實施方式】
[001引下文中，結合附圖和實施例對本發明作進一步闡述。
[0019] 本發明所提供的方法可W應用于至少兩個傳感器對目標進行探測的應用環境。在 空間只有一個目標的情況下，可W直接利用兩個傳感器探測得到的目標的方位角和俯仰 角，W計算目標的空間位置；在空間有多個目標的情況下，需要先在多組探測值中進行配 對，篩選出兩個傳感器相對于同一目標的探測值，再進行計算。
[0020] 對結合圖1，W第二種情況為例，對本發明所提供的方法進行示例性闡述，在只有 一個目標的情況下，省略探測值配對步驟即可。
[0021] 本發明實施例提供在干擾環境下的目標定位方法，包括： 步驟一、獲取傳感器站址坐標，本實施例中，在大地坐標系下，X、y、z軸的正方向分別為 東、北、天方向，傳感器Sl和傳感器S2的坐標分別為狂sl，Ys。Zsl)、狂s2，Ys2，Zs2); 步驟二、獲取傳感器探測值，，片i)、（a'3，片3)分別為傳感器Si和傳感器S2對目標 的探測值，為和a'2分別為傳感器Si和傳感器S2探測的目標的方位角；成和成分別為傳 感器Si和傳感器S,探測的目標的俯仰角。其中方位角的定義為；在水平面內，由X軸正方 向沿逆時針方向旋轉到目標斜距在水平面內的投影線所形成的角度。由方位角、俯仰角可 W確定一條源自傳感器經過目標的觀測射線。
[0022] 若無誤差存在，該兩條目標觀測射線應該在空間交于一點；存在誤差時，該兩條觀 測射線則可能不相交。步驟H、在目標不止一個的情況下，利用最小距離關聯，對所述兩個 傳感器的測量數據進行配對，找出兩個傳感器對同一目標的探測值，具體地， 目標觀測射線的向量方程為：
其中，
為角度觀測單位矢量， r,為目標相對于傳感器的距離，
貝1J，兩條觀測射線上兩點距離的距離為
在有n的目標的情況下，計算n!個關聯假設配對的，取其中最小距離的關聯假設 配對作為一個正確的關聯，認為對應探測值來源于同一目標，把它們從探測集合中刪除。重 復上述操作，直到得到n個正確關聯。
[002引步驟四、計算目標空間位置。
[0024] 在大地坐標系，〇1、化分別為傳感器Si和傳感器S2所處位置；T為目標的位置。t di分別為傳感器Si和傳感器S2之間距離和所述距離在水平面的投影，Ri、R2為目標相對于 傳感器Si和傳感器S2的斜距，巧和巧分別為傳感器Si和傳感器S2探測的目標的方位角； 巧和A分別為傳感器Si和傳感器S2探測的目標的俯仰角和。
[0025] 第一種情況：目標和兩個傳感器在同一水平面上的投影不在同一條直線上時，兩 個傳感器與目標的相對位置如圖2所示。
[002引設S2的海拔高度比Si高，WSi所在的水平面為基準平面，由02向基準平面作投影 0^再由T向基準平面作投影Ti，且AS垂直于TTi，AS為S2所在平面內的目標斜距投影，。 為射線0301與X軸正方向的夾角。由于01、02在大地坐標系下的坐標已知，所Wdi和a為 已知。
[0027]在
根據正弦定理，可得俯視基準平面上的投影H角形邊長為：
根據兩傳感器的俯仰角，可分別得到目標的斜距為：
由此可得目標T在分別W〇1和化為坐標原點的大地坐標系中的坐標為：
第二種情況：目標和兩個傳感器在同一水平面上的投影在同一條直線上時，兩個傳感 器與目標的相對位置如圖3所示。此時巧=a時，在基準平面的俯視角度上，〇3、T、〇i呈一 直線。此時，射線化〇1與X軸正方向的夾角巧=arccos(%)。 d
[002引根據正弦原理，可得：
[0029] 在使用多站交叉測距的情況下，可W任選兩個傳感器進行組合，對目標進行定 位；為了提高精度，還可W把傳感器兩兩組合，計算各個組合的H維坐標總定位誤差， 選取誤差小的傳感器組合進行定位。進一步研究發現，根據函數誤差計算公式可知， 40" <巧-巧<160?定位誤差較小，優選巧-巧最接近90度的傳感器組合進行定位。
[0030] 本發明雖然已W較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可W利用上述掲示的方法和技術內容對本發 明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明 的技術實質對W上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案 的保護范圍。
【主權項】
1. 一種在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，采用至少兩個傳感器對目標進行 探測，得到同一目標相對于兩個傳感器的俯仰角和方位角；然后將目標和所述兩個傳感器 投影在同一水平面上，根據正弦定理計算目標的空間位置。2. 依據權利要求1所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，在目標不止一 個的情況下，還包括：對所述兩個傳感器的測量數據進行配對，找出兩個傳感器對同一目標 的測量數據。3. 依據權利要求2所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，包括：在目標不 止一個的情況下，依據兩個傳感器對同一目標的觀測射線之間距離最小的原則，對傳感器 的測量數據進行配對，找出兩個傳感器來源于同一目標的探測值。4. 依據權利要求1所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，在傳感器的數 量大于2的情況下，任取兩個傳感器的探測值計算目標的空間位置；或者對傳感器進行兩 兩組合，計算各個組合的三維坐標總定位誤差，選取誤差小的傳感器組合進行定位。5. 依據權利要求1所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，采 用傳感器S1和S2對目標進行探測，d、Cl 1分別為兩傳感器之間距離和水平距離， 珥、％和爲、A分別為傳感器S1和S2相對于同一目標的方位角和俯仰角；則，在兩傳感器 和目標在同一水平面上的投影不在同一直線上時，目標在以傳感器S1和傳感器S2為原點 的大地坐標系中的坐標分別為：6. 依據權利要求3所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，兩個傳感器對 目標的觀測射線之間的距離為：為角度觀測單位矢量， (XS1，YS1，ZsI)、（XS2, YS2, Zs2)分別為大地坐標系下兩傳感器站址坐標，(4,式）、（心2，式）分別為兩傳感器的探測值。7. 依據權利要求5所述的在干擾環境下的目標定位方法，其特征在于，
【專利摘要】本發明提供一種在干擾環境下的目標定位方法，采用至少兩個傳感器對目標進行探測，得到同一目標相對于兩個傳感器的俯仰角和方位角；然后將目標和所述兩個傳感器投影在同一水平面上，根據正弦定理計算目標的空間位置。
【IPC分類】G01S5/00
【公開號】CN104977559
【申請號】CN201410134538
【發明人】杜思偉, 朱峰, 魏玉龍, 周吉超, 趙啟超, 李銳, 唐強, 顧文珊, 楊剛
【申請人】上海機電工程研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月4日