[發明專利]基于陀螺測速的機載光電觀瞄系統用地面目標無源測速方法

在審

• 申請號: 201610046037.7
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105547295A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 閆明;王惠林;陸紅強;白陶艷;賀劍;呂勃龍;周云;孫強;吳輝;梁冰;邊赟;雷亮;霍麗燁;嚴乾真;苗雙全
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于機載光電偵察技術領域，涉及一種基于陀螺測速的機載光電觀瞄系統 用對地面目標的無源測速方法，該方法可以使光電觀瞄系統在對地面運動目標進行穩定跟 蹤時，不需要激光測距操作就能實時測得目標在大地坐標系下的速度矢量。

背景技術

當前的信息化戰爭條件下對直升機或無人機用光電觀瞄系統(以下簡稱光電系 統)的使用提出了更高的要求。光電系統如何能夠及時提供全面、準確的目標信息是對目標 實施精確打擊前首先要解決的問題。在對光電系統的使用中，要求在對感興趣目標進行自 動跟蹤時，不僅能夠對其進行地理定位，還能夠實時地測算出目標的速度的大小和方向(速 度矢量)，這將為指揮、操作人員準確判斷戰場目標態勢提供重要依據。目前國內的無人機 或直升機用光電觀瞄系統中已具備了目標定位功能，但不具備對地面移動目標(如移動中 的裝甲車、坦克等)的測速測向(速度矢量)能力，尤其是在出于自我保護目的而不使用激光 測距情況下的無源測速能力。

另外在無人機或直升機用光電裝置的使用中，為了方便操作員對地面目標區域進 行長時間觀察，采用了相關速度補償算法，使操作員在不需要進行手動瞄準情況下，光電系 統的瞄準線能夠自動指向地面固定目標區域。但對于地面的移動目標，因無法獲得目標運 動的速度矢量，所采用的補償算法不適用于對移動目標。因此，利用載機慣導系統和光電系 統的相關測量數據，通過解算實時獲得地面目標的移動速度及方向，使光電系統的瞄準線 實時指向地面移動目標，實現對移動目標的補償，也是本方案的出發點。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于陀螺測速的機載光電觀瞄系 統用對地面目標的無源測速方法，能夠實現在對地面目標不進行激光測距操作情況下對目 標運動速度和方向進行解算估計。

本發明基于載機慣導系統測量的載機三軸姿態角度、載機運動速度矢量、載機海 拔高度、地面目標海拔高度等相關參數及光電系統測量的瞄準線方位/俯仰角度、光電轉塔 方位/俯仰角速度數據，建立恰當的數學模型，對光電系統所瞄準的地面目標的運動速度大 小和方向做出精確估計。實施測速時地面操作員只需操控手柄壓住目標并進入自動跟蹤模 式，在不需要發射激光對地面目標進行測距情況下，光電系統主計算機就能實時解算出地 面目標在大地坐標系的速度矢量，上報給上位機并在屏幕上顯示。

本發明的技術方案為：

所述一種基于陀螺測速的機載光電觀瞄系統用對地面目標的無源測速方法，其特 征在于：包括以下步驟：

步驟1：機載光電觀瞄系統在跟蹤目標過程中，實時采集測量數據α_F,β_F,γ_F,h_u， θ_AZ,θ_EL,ω_AZ,ω_EL；其中α_F、β_F、γ_F依次為載機慣性導航系統測量的載機當前航向角、俯仰角 和橫滾角，h_u為慣性導航系統測量的載機點的海拔高度，θ_AZ、θ_EL依次為機載光電觀瞄系統測 量的當前瞄線方位角、俯仰角，ω_AZ、ω_EL依次為機載光電觀瞄系統在對目標穩定跟蹤時的 轉塔方位角速度、俯仰角速度；

步驟2：根據步驟1的測量數據建立載機點‘東北天’坐標系O-XYZ與機載光電觀瞄 系統坐標系O-X_eY_eZ_e的坐標變換公式：