[發明專利]一種機動彈道間空域沖突檢測方法

有效

• 申請號: 201810006970.0
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108319806B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 謝愈;潘亮;范錦秀;彭雙春;陳璟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

1.一種機動彈道間空域沖突檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(S1)將機動彈道進行形式化描述：設定采樣步長，在機動彈道上按照步長采樣獲取采樣點，同時獲取彈道特征點，將各采樣點、彈道特征點按直線進行擬合，得到機動彈道的若干個采樣段；

(S2)以某一個機動彈道的采樣段為基準建立參考坐標系，將待檢測的機動彈道采樣段端點的大地坐標轉換成參考坐標；具體過程為：

(S21)建立參考坐標系o-xyz；

假設待檢測的兩個機動彈道采樣段分別為線段A和線段B，線段A對應的起始點和結束點的大地坐標分別為A₁(B_A1,L_A1,H_A1)和A₂(B_A2,L_A2,H_A2)，B_A1、B_A2表示地理緯度，L_A1、L_A2表示地理經度，H_A1、H_A2表示高程；線段B對應的起始點和結束點的大地坐標分別為B₁(B_B1,L_B1,H_B1)和B₂(B_B2,L_B2,H_B2)，以線段A的起始點A₁為原點建立參考坐標系，x軸沿A₁ A₂方向，y軸在縱平面內垂直于x軸向上，z軸與x、y軸構成右手坐標系，則點A₁和A₂在參考坐標系o-xyz中的坐標分別為A₁(0，0，0)和A₂(s₁，0，0)，s₁為A₁ A₂的線段長度；

(S22)計算B₁和B₂在地心坐標系中的坐標，其轉換公式如下：

其中N為卯酉圈曲率半徑，a為地球長半軸，e為地球偏心率，H_Bi為B_i點對應的高程；(X_Bi,Y_Bi,Z_Bi)表示點B_i在地心坐標系中的坐標值；

(S23)以A₁點為原點，建立北天東坐標系，計算點B₁和B₂在北天東坐標系中的坐標，轉換公式如下：

其中[X_R Y_R Z_R]^T為原點A₁對應的地心矢徑在北天東坐標系中的分量，其中μ為A₁點的地理緯度B_A1和地心緯度之差，r₁為A₁點的地心距，H_A1為A₁點的高程；(X'_Bi,Y_B'_i,Z'_Bi)表示點B_i在A₁點北天東坐標系中的坐標值；

M_x，M_y，M_z的矩陣形式為：

γ_x，γ_y，γ_z表示公式中的變量；

(S24)計算在參考坐標系o-xyz中線段端點B₁和B₂的坐標，其轉換公式如下：

其中，(x_Bi,y_Bi,z_Bi)表示點B_i在參考坐標系中的坐標，C為線段A的兩端點和地心O_e構成的三角形中邊A₁ A₂與A₁ O_e之間的夾角，ψ為球面三角形A₁ A₂ N₀中弧A₁ A₂與弧A₁ N₀的夾角，球面為地球，N₀為北極點；

(S3)在參考坐標系下，從空域角度計算沖突段彈道，并將沖突段彈道轉換成大地坐標；假設兩彈道側向和高程方向的安全閾值分別為△n和△h，具體過程為：

(S31)計算線段A和線段B在x軸上的投影是否有重疊區域，若沒有重疊區域，則線段A和線段B不存在沖突；否則由線段B的代數方程求出對應的重疊區間端點，得到新的線段B_x，并取線段B_x在線段A上的投影重疊區間為線段A_x；

(S32)在參考坐標系xy平面內作線段A的兩條平行線A_a和A_b，與x軸的距離為△h，計算線段B_x在y軸上的投影與區間[A_a，A_b]的交集端點對應的y值，若交集為空，則線段A和線段B不存在沖突；否則由線段B的代數方程求出對應的重疊區間端點，得到新的線段B_xy，并取線段B_xy在線段A_x上的投影重疊區間為線段A_xy；

(S33)在參考坐標系xz平面內作線段A的兩條平行線A_c和A_d，與x軸的距離為△n，計算線段B_xy在z軸上的投影與區間[A_c，A_d]的交集端點對應的z值，若交集為空，則線段A和線段B不存在沖突；否則由線段B的代數方程求出對應的重疊區間端點，得到新的線段B_xyz，并取線段B_xyz在線段A_xy上的投影重疊區間為線段A_xyz，線段A_xyz、B_xyz即為線段A和線段B分別對應的沖突段；

(S34)將線段A_xyz和線段B_xyz在參考坐標系中的端點坐標轉換為大地坐標；

(S4)遍歷機動彈道的所有采樣段，輸出機動彈道的沖突段端點時間及狀態。