[发明专利]一种基于航迹预测的机动扩展目标轴向姿态实时估计方法

说明书

技术领域

本发明属于靶场测量及其它光电跟踪领域，具体涉及一种基于航迹预测的机动扩展目标的轴向姿态实时估计方法。

背景技术

在光电跟踪ATP(捕获跟综瞄准)系统中，仪器必须对目标进行高精度探测跟踪，才能有效完成跟踪与测量任务。对于机动目标速度快，距离近，在探测视场中一般占据20％以上的视场，表现为扩展目标。系统往往需要实时的获取目标在图像探测器中的姿态信息(俯仰角、偏航角)，为目标的动力学分析、跟踪态势的决策、以及为图像处理提供方向性基准信息提供依据。

目标在图像探测器中的姿态，可以由图像处理算法通过轮廓拟合或多特征点提取的方法给出；当图像轮廓比较规则，特征点清晰且不遮挡时，图像处理算法往往较准确的得到目标的俯仰角。但偏航角的精度一般较低，因为偏航角的计算需要准确知道目标的真实长度与成像投影的长度之比。偏航角的精度对该比值敏感。

实际跟踪中，目标的轮廓往往不规则。特征点在全程飞行中往往会出现遮挡的情况。因此往往不能通过图像连续准确的得到目标的姿态信息。给目标的动力学分析、态势估计等造成困难。

发明内容

为了提高对目标姿态估计的适应性，降低对图像处理的依赖。对于空间轨迹相对比较稳定的目标。考虑利用目标在空间的航迹指向来估计目标轴向的指向。通过解算航迹方向在图像探测器中的姿态，来估计目标在图像探测器中的姿态。

为了提高对机动目标的轨迹的实时响应能力以及削弱测量噪声对估计的影响，采用滤波预测的方法，从解算出的目标空间位置信息中实时滤波预测出其空间速度量指向，用该速度指向代替目标轴向的空间指向。这样处理可以显著提高轨迹预测的响应能力，并提高对机动目标的姿态估计精度。

本发明采用的技术方案为：一种基于航迹预测的机动扩展目标的轴向姿态实时估计方法，具体实现步骤如下：

(1)保证仪器跟踪上目标；

(2)建立视场中跟踪点A，虚拟参考点B，观测点O之间的空间关系；观测点O与参考点B的连线与为参考点的视轴，过A点且垂直与连线的的平面成为虚拟视平面，连线与虚拟视平面的交点为B1，即为AB在虚拟视平面上的投影；

(3)计算跟踪点A(x₀,y₀,z₀)在直角坐标系中的位置：