[發明專利]一種基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法及系統

有效

• 申請號: 201810826738.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109084772B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張甜;方海紅;姚躍民;趙春明;鞠曉燕;董春楊;田源;孫月光;王玥兮;張竑頡;凌咸慶;宋景亮;秦卓;王潔;王東東;水涌濤;劉佳琪;李建新
• 申請（專利權）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法及系統，其中，該方法包括如下步驟：根據彈目視線空間運動方程得到視線轉率估計的狀態方程，根據視線轉率估計的狀態方程得到離散化的視線轉率估計的狀態方程；根據彈目視線空間運動方程得到離散化的視線轉率估計的觀測方程；將Sigma點代入離散化的視線轉率估計的狀態方程得到Sigma點集的一步預測；將Sigma點代入離散化的視線轉率估計的觀測方程得到預測觀測量；根據Sigma點集的一步預測和預測觀測量得到無跡卡爾曼濾波的迭代方程，根據無跡卡爾曼濾波的迭代方程得到視線轉率。本發明通過基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法和系統使得求取的視線轉率精度高。

技術領域

本發明屬于精確制導飛行器制導技術領域，尤其涉及一種基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法及系統。

背景技術

導引方法是影響飛行器綜合性能最重要、最直接的因素之一，它不僅影響飛行器制導控制系統的制導精度，同時還決定著制導體制的采用。而不論是廣泛使用的比例引法還是使用比較多的基于二次型的最優導引規律、最優滑模導引規律，其基本特點是均采用視線角速率信息進行導引。

目前，由于捷聯導引頭相比框架導引頭體積小，成本低廉，已經在彈上被廣泛使用，該方式能夠簡化硬件系統的設計，但由于捷聯導引頭自身的特點，使其僅能輸出視線角信號作為直接導引信息，無法直接輸出視線角速度率信息，從而導致一些直接采用角速率信息的導引方法不能直接使用。

針對被動雷達等導引方式，其測量誤差遠大于激光、紅外、可見光等光學導引，一般的差分和低通濾波的方法獲取視線轉率已不能滿足精度要求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法及系統，解決了捷聯導引頭在僅能測得視線角的情況下，求取的視線轉率精度低的問題。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：根據本發明的一個方面，提供了一種基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法，所述方法包括如下步驟：(1)根據彈目視線空間運動方程得到視線轉率估計的狀態方程，根據視線轉率估計的狀態方程得到離散化的視線轉率估計的狀態方程；(2)根據彈目視線空間運動方程得到離散化的視線轉率估計的觀測方程；(3)將Sigma點代入離散化的視線轉率估計的狀態方程得到Sigma點集的一步預測；將Sigma點代入離散化的視線轉率估計的觀測方程得到預測觀測量；(4)根據Sigma點集的一步預測和預測觀測量得到無跡卡爾曼濾波的迭代方程，根據無跡卡爾曼濾波的迭代方程得到視線轉率。

上述基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法中，在步驟(1)中，彈目視線空間運動方程為：

其中，q_pitch、q_yaw分別為視線高低角和視線方位角，x_r，y_r，z_r分別為導彈在慣性系X、Y、Z三個方向下相對目標的位置。

上述基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法中，在步驟(1)中，視線轉率估計的狀態方程為：

其中，分別為視線高低角的一階導和二階導，視線高低角的一階導即為俯仰方位的視線轉率；分別為視線方位角的一階導和二階導，視線方位角的一階導即為偏航方位的視線轉率；R為彈目相對距離，為彈目相對速度，a_xm,a_ym,a_zm分別為三個方向的導彈加速度。

上述基于無跡卡爾曼的視線轉率提取方法中，在步驟(1)中，離散化的視線轉率估計的狀態方程為：