[发明专利]一种海上动态目标定位与移速预测方法

说明书

本发明涉及一种光电测量方法，具体涉及一种海上动态目标定位与移速预测方法，用于解决对于海上动态目标，传统目标定位方法不仅不能精准定位，并且无法获取动态目标的移动速度信息，不利于预测动态目标移动轨迹预测的不足之处。该海上动态目标定位与移速预测方法在不具备激光测距仪直接获取载机与目标之间距离的条件下，利用海平面的平稳特性，提出一种无源定位方法，实现对目标的准确定位；然后采用非线性跟踪微分器，实现对目标移动速度的滤波与估计，获取目标的精确移动速度信息；最终实现目标定位与移动速度预测。本发明可为多源融合探测、目标跟踪、轨迹预判等提供关键参考数据。

技术领域

本发明涉及一种光电测量方法，具体涉及一种海上动态目标定位与移速预测方法。

背景技术

机载光电平台的主要功能是搭载红外、可见光、激光测距等光学探测载荷，实现对远距离目标的搜索、探测、识别、跟踪、定位等功能。目标定位是利用载体和光电平台的测量信息，实现对目标地理位置(包括目标的经度、纬度、高程)的解算，是光电平台的重要功能之一。目标定位可获取目标的地理位置信息，为多源融合探测、目标跟踪、轨迹预判等提供关键参考数据，是航空探测中的关键技术之一。

传统的目标定位方法大多是针对静态的目标，利用激光测距仪获取载体与目标之间的距离，结合载体位置、载体姿态、光电平台框架角等信息，利用几何坐标转换，解算出目标位置。另外，传统的目标定位方法主要关注对目标的经度、纬度、高程数据的解算，缺少对目标在东北天坐标系下移动速度的预测方法，无法获取目标的移动速度信息，不利于对动态目标的移动轨迹预测。

针对海上的船只、快艇等动态目标的搜索探测是机载光电平台的重要应用方向之一。大多情况下，载体与动态目标之间的距离在数十公里以上，且动态目标处于快速机动状态，但动态目标相对于陆地、海面的海拔高度无大幅度的起落，相对比较平稳，即动态目标具有“远、快、稳”的特性。传统目标定位方法需要利用激光测距仪获取载体与动态目标之间的距离，激光测距仪很难实现如此远距离的准确测距，且动态目标处于移动状态，激光测距仪的精度和稳定性很难满足，同时传统方法无法解算出动态目标的移动速度，不利于对目标轨迹的预测。

发明内容

本发明的目的是解决对于海上动态目标，传统目标定位方法不仅不能精准定位，并且无法获取动态目标的移动速度信息，不利于预测动态目标移动轨迹预测的不足之处，而提供一种海上动态目标定位与移速预测方法。

为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：

一种海上动态目标定位与移速预测方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

步骤(1)、建立基础坐标系集及转换关系：

所述基础坐标系集包括大地坐标系c、地球直角坐标系e、导航坐标系n、载机坐标系b、瞄准线坐标系s；

所述大地坐标系c采用国际地球参考系统WGS-84系统，地球上的点在大地坐标系c中表示为经度λ、纬度L、高度H；

所述地球直角坐标系e采用根据地球的参考椭球面建立的笛卡尔直角坐标系，其原点为参考椭球面的中心点位置，X轴由原点指向本初子午圈与赤道圈在椭球面上的交点，Z轴由原点指向地球北极，X轴、Y轴、Z轴服从右手坐标系法则，在地球直角坐标系e中，任意一点的坐标可表示为[x_e,y_e,z_e]；

所述大地坐标系c与地球直角坐标系e的坐标转换关系为：

其中，R_e为复数的实部，e为自然常数；

所述导航坐标系n采用东北天地理坐标系，原点为载机位置，X轴指向正东方向，Y轴指向正北方向，X轴、Y轴和Z轴服从右手坐标系法，则任意一点的坐标在导航坐标系n中可表示为[x_n,y_n,z_n]；