[發明專利]基于UKF的光電吊艙穩定平臺被動測距方法

在審

• 申請號: 202011378193.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112558051A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳小天;賀遵亮
• 申請（專利權）人: 湖南傲英創視信息科技有限公司
• 主分類號: G01S11/12
• 分類號: G01S11/12
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

基于UKF的光電吊艙穩定平臺被動測距方法，包括以下步驟：1)、定義吊艙穩定平臺的各項參數；2)、獲得測量值，設置狀態量和狀態以及測量方程；3)、基于坐標系變換一步遞推的UKF被動測距算法；4)、相對運動量與狀態量的相互轉換，得到預測值和預測方差矩陣，實現被動測距。本發明通過對穩定平臺結構的分析，得到了視線角和角速率與框架角，吊艙姿態，轉動角速率之間的關系，在這個基礎上提出了適合光電吊艙唯測角穩定平臺的狀態方程和運動方程，并提出基于坐標變換的一步遞推的UKF被動測距算法。

技術領域

本發明涉及被動測距技術領域，具體涉及基于UKF的光電吊艙穩定平臺被動測距方法。

背景技術

已有方法在光電吊艙穩定平臺進行被動定位應用有很大的局限性，其角度測量是吊艙與目標在慣性系下的視線角，但是在穩定平臺中對視線的測量是通過平臺的框架角，以及視線相對于光軸的角誤差得到的，使得在光電吊艙穩定平臺在被動定位應用中存在有很大的局限性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種解決了機載光電吊艙穩定平臺對于目標只能定向無法進行無源測距的問題的基于UKF的光電吊艙穩定平臺被動測距方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：基于UKF的光電吊艙穩定平臺被動測距方法，包括以下步驟：

1)、定義吊艙穩定平臺的各項參數：做以下定義：I為慣性坐標系，B為吊艙坐標系，O為穩定平臺的光軸坐標系；所述B的X軸為吊艙的軸線，其Y軸為垂直于吊艙的垂直軸面，其Z軸為垂直于吊艙的水平軸面；

所述I到所述B通過繞慣性坐標軸Y，X，Z轉動得到的歐拉角分別為：ψ,θ,φ，在所述B下吊航的慣性角速度的分量分別為：p,q,r，通過平臺的角速率陀螺測量所述O下光軸的慣性角速率分別為：q_O,r_O；

X'_O為光軸在平面X_BZ_B的投影，對于所述O的原點為穩定平臺的光心，X軸為光軸，Z軸在平面X_BZ_B內并垂直于X'_O，Y軸按右手法則給出；光軸相對于吊艙的框架角包括俯仰和偏航，其中俯仰φ_z為X_O與X'_O的夾角；所述I的原點位于吊艙的質心，X軸指向東，Y軸指向北，Z軸垂直向上，則XY平面為水平面；

吊艙與目標相對位移為r，分量r_h為r在XY平面內的投影，r_h與X的夾角η為光軸在所述I下的偏航角，r與r_h的夾角ε為光軸在所述I下的俯仰角，目標加速度在所述O下每個坐標軸的投影分量分別為：a_tz,a_ty,a_tx，其對應的吊艙的加速度分量分別為：a_mx,a_my,a_mz；

2)、獲得測量值，設置狀態量和狀態以及測量方程：在穩定平臺中，得到的測量值包括：光軸相對于吊艙的框架角分別為：φ_y,φ_z，光軸在所述O下的慣性角速率分別為：p_O,q_O,r_O；所述B下的慣性角速率p,q,r，吊艙對于所述I的姿態分別為：ψ,θ,φ,吊艙的加速度a^I_mx,a^I_my,a^I_mz；穩定平臺的狀態矢量的計算公式為：

狀態矢量在GSC下的狀態量的計算公式為：

使測量值為Z，其計算公式為：

其中W為測量誤差矩陣；