[發明專利]基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法及系統

在審

• 申請號: 202210276714.X
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114593646A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 張雪松;吳楠;劉成;王鋒;丁力全;王靜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: F42B35/00
• 分類號: F42B35/00;G06F17/11
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

本發明屬于高端裝備制造產業中的目標定位技術領域，特別涉及一種基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法及系統，利用紅外傳感器對彈道導彈進行探測，包含：首先，構建紅外傳感器和彈道導彈的空間幾何關系；然后，依據紅外傳感器首次探測到彈道導彈的探測視線射線及角度測量數據來建立彈道導彈發射點定位方程；最后，根據飛行器姿態角及搭載的紅外傳感器的探測數據對彈道導彈發射點定位方程進行迭代求解，依據求解結果確定發射點位置估計值。本發明通過紅外傳感器和彈道導彈的空間幾何關系來構建定位方程，進而解算出發射點位置估計，方案簡單、合理，并給出了測量誤差對發射點定位誤差的定量影響分析，便于實際場景應用。

技術領域

本發明屬于高端裝備制造產業中的目標定位技術領域，特別涉及一種基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法及系統。

背景技術

彈道導彈具有飛行速度快、機動能力強、打擊精度高、毀傷范圍大等特點，因而成為了影響戰爭態勢的重要武器之一。世界各軍事強國為此建立了多層次防御體系，從傳統的導彈再入段探測發展到導彈全程探測，從路基探測發展到空間傳感器探測，對彈道導彈的防御研究得到了迅猛的發展。而這其中空間紅外傳感器體積小、重量輕、功耗小，具有高分辨率、高靈敏度、高覆蓋范圍的特點，能夠全天時全天候進行探測，因此得到了更為廣泛的應用和研究。

紅外傳感器探測通常分為短波紅外(波長為0.75-3.0μm)、中波紅外(波長為3.0-20μm)和長波紅外(波長為40-1000μm)3種類型。針對彈道導彈探測，由于彈道導彈助推段的尾焰主要在2.7μm和4.3μm兩個波段發出紅外輻射，在彈道中段、再入段主要在8-14μm波段發出紅外輻射，因此利用紅外傳感器對彈道導彈進行探測多采用短波紅外和中波紅外^[4]-[5]。對彈道導彈的主動段探測與穩定跟蹤是極為重要的，通過主動段的探測數據(即首次發現時刻和關機時刻)可以實現對導彈的發射點位置、射向、射程和落點等彈道參數的估計，而其中對發射點位置的估計是后續彈道估計與預測的關鍵參數，因此獲得較為準確的發射點位置是后續彈道研究的基礎。而由于紅外傳感器僅能獲得相對目標的角度信息，對探測目標建立觀測方程無法實現三維定位，從而對發射點的位置估計帶來了一定的困難。

發明內容

為此，本發明提供一種基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法及系統，通過紅外傳感器和彈道導彈的空間幾何關系來構建定位方程，進而解算出發射點位置估計，方案簡單、合理，有效避免發射點估計中的測量誤差，便于實際場景應用。

按照本發明所提供的設計方案，提供一種基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法，利用紅外傳感器對彈道導彈進行探測，包含如下內容：

構建紅外傳感器和彈道導彈的空間幾何關系；

依據紅外傳感器首次探測到彈道導彈的探測視線射線及角度測量數據來建立彈道導彈發射點定位方程；

根據飛行器姿態角及搭載的紅外傳感器的探測數據對彈道導彈發射點定位方程進行迭代求解，依據求解結果確定發射點位置估計值。

作為本發明基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法，進一步地，設定彈道導彈被紅外傳感器首次探測時，彈道導彈位于地球橢球表面，在地固坐標系中，以地心為原點，以紅外傳感器首次探測的探測視線射線與地球橢球表面的交點作為彈道導彈發射點位置；并依據紅外傳感器的探測視線射線、紅外傳感器與地心連線及地固坐標系下彈道發射點與地心連線來構建紅外傳感器和彈道導彈的空間幾何關系。

作為本發明基于首點測量數據的彈道導彈發射點位置估計方法，進一步地，在空間中紅外傳感器的視場坐標系下，依據觀測方位角和觀測俯仰角及地固坐標系到視場坐標系的轉換矩陣來構建紅外傳感器與地心距離、彈道導彈發射點與地心距離及紅外傳感器到導彈發射點距離三者距離長度之間的空間幾何關系方程，將該空間幾何關系方程及紅外傳感器的探測視線射線矢量、紅外傳感器與地心連線矢量和地固坐標系下彈道發射點與地心連線矢量的幾何關系作為待求解的定位方程。