[发明专利]运载火箭光学测量系统测量点位置的估算方法

权利要求书

1.一种运载火箭光学测量系统测量点位置的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，构建光学测量点在箭体坐标系中的位置坐标与运载火箭飞行高度之间的数学模型；

记O为运载火箭箭体坐标系原点，OX轴为箭体对称轴，指向运载火箭的头部，OY轴在运载火箭的主对称面内，垂直与OX轴；记运载火箭的长度为L，运载火箭尾端点为q，其位置坐标为[x^q 0 0]^T，其中x^q表示运载火箭尾端点q在OX轴方向上的位置坐标；记光学测量点为p，p取发动机喷焰的中心位置，且可以粗略地认为p点在箭体坐标系的OX轴上，其位置坐标为[x 0 0]^T，即，光学测量点p在箭体坐标系中只有OX轴方向上的位置坐标x；

按照(1)式构建光学测量点在箭体坐标系中的位置坐标x与运载火箭飞行高度之间的数学模型：

式中，H表示运载火箭的飞行高度，[a b c]^T为模型参数；

步骤二，利用光学测量系统近场时得到的运载火箭完整图像的实际测量结果，计算模型参数的修正值；

步骤三，利用模型参数的修正值计算模型参数的校准值；

步骤四，利用模型参数的校准值对模型参数进行迭代估算；

将步骤三得到模型参数校准值作为新的模型参数初值，重复步骤二和步骤三，直到模型参数的修正值小于给定阈值或达到最大迭代次数，结束迭代，最终得到模型参数的迭代估值；

步骤五，根据模型参数的迭代估值对运载火箭光学测量点的位置进行估算。

2.如权利要求1所述的运载火箭光学测量系统测量点位置的估算方法，其特征在于，所述的步骤二进一步包括：

2.1记λ为从运载火箭头部到发动机喷焰中心点p的距离与从运载火箭头部到运载火箭尾端点q的距离之比，根据点p在运载火箭光学测量景象中的几何关系，按照(2)式计算点p在箭体坐标系中的位置坐标x：

x＝x^q+(1-λ)·L                               (2)

式中，L为运载火箭的长度；

2.2在近场时光学测量系统得到运载火箭完整景象的时间段内，记为运载火箭尾端点q在OX轴方向上的位置坐标序列，将代入(2)式，得到根据实际光学测量结果计算得到的光学测量点p在箭体坐标系中的位置坐标序列，记为

2.3在近场时光学测量系统得到运载火箭完整景象的时间段内，记H_i,i＝1,2,…,n为运载火箭随时间变化的飞行高度序列，将H_i,i＝1,2,…,n代入(1)式，得到根据数学模型计算得到的光学测量点p在箭体坐标系中的位置坐标序列

2.4计算根据实际光学测量结果得到的光学测量点p在箭体坐标系中的位置坐标序列与根据数学模型计算得到的光学测量点p在箭体坐标系中的位置坐标序列之间的偏差，记为

2.5利用Δx_i，按照(3)式计算模型参数[a b c]^T的修正值[Δa Δb Δc]^T：

式中，

3.如权利要求2所述的运载火箭光学测量系统测量点位置的估算方法，其特征在于，所述的步骤三进一步包括：

任意给定一组模型参数的初值[a b c]^T，利用步骤二计算得到的模型参数的修正值[Δa Δb Δc]^T，按照(5)式计算[a b c]^T的校准值

4.如权利要求3所述的运载火箭光学测量系统测量点位置的估算方法，其特征在于，所述的步骤五进一步包括：

根据步骤四得到的模型参数迭代估值按照(6)式估算运载火箭光学测量点的位置：