一種光電偵察系統目標觀測數據仿真方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于光電偵察技術領域，主要涉及一種光電偵察系統目標觀測數據仿真方 法，尤其涉及一種光電偵察系統目標觀測方位角以及俯仰角仿真方法。
【背景技術】
[0002] 光電偵察系統組網技術是通過將多部不同光譜探測、不同體制的光電偵察設備適 當布站，借助通信手段鏈接成網，通過中心站統一調配而形成的一個有機整體。網內各光電 偵察系統的信息由中心站收集，綜合處理后形成組網覆蓋范圍內的情報信息，并按照戰爭 態勢變化自適應調整網內各設備的工作狀態，發揮各設備的優勢，從而完成整個覆蓋范圍 內的探測、定位和跟蹤等任務。
[0003] 為更有效的攔截來襲目標，通常在主要作戰方向或者作戰地域的前沿地帶部署一 定的兵力，盡量前伸警戒線，力爭盡早預警，實施監控。可在目標航道前方作帶狀布陣，形成 偵察陣列，陣列中各單元間隔10?20公里，對目標形成復合跟蹤，前方的偵察單元捕獲目 標并引導火力單元攻擊時，后續偵察單元可以進行準備并與前方偵察單元形成接力測量， 并引導后續火力單元做好準備。由此就可形成對敵目標的多波次持續火力打擊，顯著提高 攔截概率。
[0004] 多個光電偵察系統配合，能夠更加有效地發揮其作用，使原來以單個光電偵察系 統為中心的近距離探測跟蹤變為遠距離探測跟蹤，擴展空間覆蓋范圍和時間覆蓋范圍，彌 補單個光電偵察系統的探測盲區，提高目標發現概率，改善探測跟蹤精度。
[0005] 進行陣列式光電偵察系統研宄首先需要獲取光電系統對目標的觀察數據作為數 據源，驗證光電偵察系統關鍵技術、中心站數據處理方法和工作流程的正確性。通常獲取目 標觀測數據的做法是架設多部光電偵察系統，真實飛機多架次航路飛行，該方式價格高昂， 需要很大的人力和物力，為此需要進行光電偵察系統目標觀測數據仿真研宄，在實驗室通 過仿真算法研宄模擬目標的場景和航路數據，仿真光電偵察系統目標觀測數據，形成數據 源，驗證后續功能模塊單元及關鍵技術、數據處理方法的正確性。
[0006] 仿真研宄的目的是建立一套在實驗室完成光電偵察系統目標數據處理的驗證方 法，即通過建立仿真模型，產出光電偵察系統對目標的觀測數據，傳輸給中心站作為數據 源，以驗證陣列式光電偵察系統的關鍵技術及多目標航跡的生成等。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的就是要解決陣列式光電偵察系統關鍵技術驗證的數據源問題，為此 提出了一種光電偵察系統目標觀測數據的仿真方法，在實驗室環境產生光電偵察系統對目 標的觀測數據，傳輸給中心站作為數據源，以驗證陣列式光電偵察系統的關鍵技術。
[0008] 本發明的技術方案為：
[0009] 所述一種光電偵察系統目標觀測數據仿真方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0010] 步驟1 :以光電偵察系統物理位置A點為中心建立直角坐標系，并初始化參數及設 定光電偵察系統掃描方式和目標飛行條件；需要初始化的參數包括光電偵察系統掃描速度 ?、偵察范圍R，目標飛行條件包括目標航速v、目標飛行高度h、目標飛行方向、目標與直角 坐標系x軸的間距d、目標起點距離直角坐標系y軸的垂直距離D，目標起飛時刻光電偵察 系統的初始方位角9 ';
[0011] 步驟2 :計算目標到達光電偵察系統邊界的時間h，及目標到達光電偵察系統邊界 時光電偵察系統的方位角9 ;
[0012] 步驟3 :計算目標到達偵察區域邊界時，從光電偵察系統觀測目標的方位角a(l、俯 仰角與水平距尚量Lq;
[0013] 步驟4 :從目標到達光電偵察系統偵察區域邊界時間h開始，以時間t為自變量， 建立偵察系統在掃描過程中的瞬時方位角a Ai與時間t的函數關系式，以及從光電偵察系 統觀測目標的瞬時方位角a Mi與時間t的函數關系式，i G n ;
[0014] 步驟5 :根據步驟4建立的a Ai與時間t的函數關系式和a Mi與時間t的函數 關系式，通過迭代運算，使t由0到n A t變化，A t為步長，A t的取值與光電偵察系統 的光電傳感器的積分時間有關，通常取值在〇. 01ms?10ms之間，A t取值越小，仿真計 算數據精度越高，按照時間t的變化依次計算光電偵察系統在掃描過程中的瞬時方位角 aAi，以及從光電偵察系統觀測目標的瞬時方位角a Mi，i e n;且在迭代運算過程中，若 aAi-aMi|彡《 ? At，則取光電偵察系統第i次觀測到目標的方位角ai= a Ai，并根據 a i計算光電偵察系統第i次觀測目標的俯仰角0 i以及光電偵察系統第i次觀測到目標 時，目標到光電偵察系統的水平距離Q，i e n，判斷Q是否大于目標在偵察邊界位置距光 電偵察系統的水平距離，若判斷條件成立，則仿真結束。若判斷條件不成立，令i = i+1，重 復步驟5,計算下一點的觀測數據。
[0015] 有益效果
[0016] 本發明提供的光電偵察系統目標觀測數據仿真方法中，首先以光電偵察系統物理 位置A點為中心建立直角坐標系，設定目標飛行方向，光電偵察系統掃描方式，初始化參 數；然后通過迭代運算，以光電偵察系統在掃描過程中的瞬時方位角與光電偵察系統觀測 目標的瞬時方位角的差值小于規定誤差量作為目標被光電偵察系統偵察到的條件判據，輸 出目標在光電偵察系統所在坐標系下的方位角與俯仰角，由此實現光電偵察系統目標觀測 數據仿真，仿真模型依據目標運動學方程及目標與光電偵察系統的空間幾何關系進行嚴謹 數學推導，優點在于光電偵察系統目標觀測數據源的獲取操作簡單方便，更重要的是其成 本低廉，可在實驗室仿真不同飛行條件下目標的觀測數據，具備重復性使用。本方法適用于 光電偵察系統關鍵技術驗證及中心站以數據源為基礎的算法驗證。
【附圖說明】
[0017] 圖1 :光電偵察系統目標觀測數據仿真的流程圖。
[0018] 圖2 :實施例1中目標從y軸正半軸飛過的水平投影示意圖。
[0019] 圖3 :實施例1中第一次掃描到目標時的角位置水平投影示意圖。
[0020] 圖4 :實施例1中第二次掃描到目標時的角位置水平投影示意圖。
[0021] 圖5 :實施例2中目標從y軸負半軸飛過的水平投影示意圖。
[0022] 圖6 :實施例2中第一次掃描到目標時的角位置水平投影示意圖。
[0023] 圖7 :實施例2中第二次掃描到目標時的角位置水平投影示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例描述本發明：
[0025] 在光電偵察系統所在位置A點為中心建立平面直角坐標系，目標接近光電偵察系 統的方式經坐標轉換，可歸納為以下兩種情況：
[0026] 1)目標從y軸正半軸飛過，
[0027] 2)目標從y軸負半軸飛過。
[0028] 本發明光電偵察系統目標觀測數據仿真方法在實驗室環境計算機上實施，上述兩 種情況都是按照圖1所示流程步驟執行。
[0029] 實施例1 :當目標從y軸正半軸飛過時：
[0030] 步驟1 :以光電偵察系統物理位置A點為中心建立直角坐標系，并初始化參數及設 定光電偵察系統掃描方式和目標飛行條件。
[0031] 需要初始化的參數包括光電偵察系統掃描速度U = 180° /s、偵察范圍R為 20km，光電偵察系統按順時針掃描；目標飛行條件包括目標航速v為400m/s、目標飛行高度 h為5km、目標航向與直角坐標系x軸的間距d為6km、目標起點距離直角坐標系y軸的垂直 距離D為30km，目標起飛時刻光電偵察系統的初始方位角0'為20°，目標沿著與x軸平 行方向自左向右水平飛行。圖2為目標飛行過程在水平面上的投影示意圖。
[0032] 步驟2 :計算目標到達光電偵察系統A邊界E點的時間h，及此時光電偵察系統的 方位角9 ;
[0033] 通過已知量可計算出：
[0034] 目標在偵察區域邊界位置距光電偵察系統的水平距離r :
【主權項】
1. 一種光電偵察系統目標觀測數據仿真方法，其特征在于：包括w下步驟： 步驟1 ; W光電偵察系統物理位置A點為中屯、建立直角坐標系，并初始化參數及設定光 電偵察系統掃描方式和目標飛行條件；需要初始化的參數包括光電偵察系統掃描速度《、 偵察范圍R，目標飛行條件包括目標航速V、目標飛行高度K目標飛行方向、目標與直角坐 標系X軸的間距d、目標起點距離直角坐標系y軸的垂直距離D，目標起飛時刻光電偵察系 統的初始方位角0 '; 步驟2 ;計算目標到達光電偵察系統邊界的時間t。，及目標到達光電偵察系統邊界時光 電偵察系統的方位角0 ; 步驟3 ;計算目標到達偵察區域邊界時，從光電偵察系統觀測目標的方位角a。、俯仰角 0。、水平距離量L。； 步驟4 ;從目標到達光電偵察系統偵察區域邊界時間t。開始，W時間t為自變量，建立 偵察系統在掃描過程中的瞬時方位角a M與時間t的函數關系式，W及從光電偵察系統觀 測目標的瞬時方位角a Mi與時間t的函數關系式，i G n ; 步驟5 ;根據步驟4建立的a M與時間t的函數關系式和a 與時間t的函數關系式， 通過迭代運算，使t由0到n A t變化，A t為步長，按照時間t的變化依次計算光電偵察 系統在掃描過程中的瞬時方位角a 及從光電偵察系統觀測目標的瞬時方位角a i G n;且在迭代運算過程中，若I aM-a"i|《《 .At,則取光電偵察系統第i次觀測到目 標的方位角a 1= a M，并根據a i計算光電偵察系統第i次觀測目標的俯仰角0 及光 電偵察系統第i次觀測到目標時，目標到光電偵察系統的水平距離Li，i G n，判斷Li是否 大于目標在偵察邊界位置距光電偵察系統的水平距離，若判斷條件成立，則仿真結束。
【專利摘要】本發明公開了一種光電偵察系統目標觀測數據仿真方法，屬于光電偵察技術領域。具體涉及光電偵察系統目標觀測數據(方位角、俯仰角)的仿真方法。其特點在于：對光電偵察系統目標觀測數據仿真，產生光電偵察系統對目標的觀測數據，傳輸給中心站作為數據源，以驗證中心站的數據處理方法和工作流程等問題。本發明提供了一種在實驗室環境光電偵察系統目標觀測數仿真方法，且使用方便、成本低廉、效果良好。適用于光電偵察系統以數據源作為基礎的關鍵技術驗證。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104573220
【申請號】CN201510001587
【發明人】劉建平, 楊永安, 劉漢平, 姚林海, 梁曉東, 李廣良, 王虎, 陸培國
【申請人】西安應用光學研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月4日