[發明專利]一種用于目標方位預測的非線性瞄準線建模方法有效

申請號：	202010620817.4	申請日：	2020-06-30
公開（公告）號：	CN111623772B	公開（公告）日：	2023-02-28
發明（設計）人：	嚴恭敏;楊小康;付強文;李四海	申請（專利權）人：	西北工業大學
主分類號：	G01C21/16	分類號：	G01C21/16;G01C21/20;G01C1/00
代理公司：	西安毅聯專利代理有限公司 61225	代理人：	陸佳
地址：	710000 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于目標方位預測非線性瞄準建模方法
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【說明書】：

本發明提供了一種用于目標方位預測的非線性瞄準線建模方法，射手在目標距離發射點最近時瞄準并鎖定目標，使瞄準線跟隨目標移動，保證目標在瞄準線上；在發射體發射前持續跟蹤目標，利用發射體上慣性測量組件進行角度更新，輸出時間及瞄準線轉過的角度；建立并求解瞄準線預測非線性模型的目標函數；利用非線性最小二乘算法求瞄準線預測非線性模型中參數的最優解；發射體發射后根據瞄準線預測模型估計虛擬瞄準線的位置，使發射體跟蹤目標。本發明在目標運動軌跡與瞄準線方向接近垂直時使用發射體瞄準裝置瞄向目標，利用發射體自身的慣性測量組件測量瞄準線轉角，在瞄準階段完成多次瞄準線角度測量，所有的角度數據和對應的時間組成量測數據。

技術領域

本發明涉及發射體的導航技術，尤其涉及一種用于目標方位預測的非線性瞄準線建模方法。

背景技術

當前戰爭中越來越多地使用到高精度制導武器，諸如肩扛式近程導彈或火箭彈等發射體都配置有慣導與末制導設備，這大大提高了武器生產成本與維護成本。為了解決傳統武器裝備精度過低不滿足戰場需求與高精度武器成本過高的矛盾，需要研究針對常規武器裝備的升級技術，提升這類武器裝備的性能使其滿足現代戰爭的需要。瞄準線預測技術用于發射體目標跟蹤，僅利用發射體自身的慣性測量組件就可以完成對勻速直線目標的跟蹤，不需要雷達、紅外等導引裝置就能實現對運動目標的打擊。

目前已有的瞄準線預測技術主要采用目標方位角與時間的線性模型，雖然模型簡單使用方便，但是與實際模型相比存在誤差，尤其是當目標方位角變化大于5度時，模型誤差不可忽略，模型誤差將嚴重影響發射體命中精度。

為了提升發射體瞄準線預測方法的精度，需從瞄準線真實轉動規律出發建立精確的瞄準線角度變化模型。

發明內容

本發明提供了一種用于目標方位預測的非線性瞄準線建模方法，在目標運動軌跡與瞄準線方向接近垂直時使用發射體瞄準裝置瞄向目標，保持目標在瞄準線上，經過一段時間后目標沿著直線前進一段距離，瞄準線也跟隨目標轉過一定角度，利用發射體自身的慣性測量組件測量瞄準線轉角，在瞄準階段完成多次瞄準線角度測量，所有的角度數據和對應的時間組成量測數據。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種用于目標方位預測的非線性瞄準線建模方法，包括以下步驟：

步驟一、射手在目標距離發射點最近時瞄準并鎖定目標，此時發射體姿態矩陣C₀＝I₃，瞄準線轉角ψ(t₀)＝0°，使瞄準線跟隨目標移動，保證目標在瞄準線上；

步驟二、在發射體發射前持續跟蹤目標，并不斷利用發射體上慣性測量組件進行角度更新，輸出時間及瞄準線轉過的角度；

步驟三、建立并求解瞄準線預測非線性模型的目標函數；

步驟四、利用非線性最小二乘算法求瞄準線預測非線性模型中參數的最優解；

步驟五、發射體發射后根據步驟四確定的瞄準線預測模型估計虛擬瞄準線的位置，使發射體跟蹤目標。

作為本發明的進一步改進，所述步驟一具體為：

射手在目標距離發射點最近時瞄準并鎖定目標，此時發射體姿態矩陣C₀＝I₃，瞄準線轉角ψ(t₀)＝0°，使瞄準線跟隨目標移動，保證目標在瞄準線上；

跟蹤目標過程中，發射體上慣性測量組件定時輸出載體系下姿態角增量，記t_k時刻角增量輸出Δθ_k＝[Δθ_x Δθ_y Δθ_z]^T，則根據姿態矩陣更新公式：

更新后的瞄準線轉角，即t_k時刻目標方位角為：

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