[发明专利]一种基于数据链和雷达的辅助弹体导航方法

说明书

本发明涉及惯性导航技术领域，特别涉及一种基于数据链和雷达的辅助弹体导航方法，基于数据链和雷达的辅助导航，获取弹体在发射坐标系下的位置；根据弹体在发射坐标系下的位置计算弹体在发射坐标系下的坐标；根据弹体在发射坐标系下的坐标以及弹体高度计算弹体飞行过程中的经度、纬度；每隔固定周期，利用卡尔曼滤波器对经度、纬度、高度进行导航修正；本发明采用数据链+雷达的方式辅助完成弹体导航算法，使弹体在导航过程中仍能保持高精准度进行飞行，完成命中目标的任务。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，特别涉及一种基于数据链和雷达的辅助弹体导航方法。

背景技术

惯性导航是一门涉及精密机械、计算机技术、自动控制等多学科交叉的综合技术，弹体在飞行过程中，利用自身惯导系统为弹体提供飞行方向和速度信息，进而实现对目标的精准命中。

弹体飞机过程中的导航系统是决定弹体安全、及命中目标的关键因素，具有很强的抗恶劣环境飞行能力以及抗干扰能力。在极端气候时，导航系统会出现无GPS的情况，虽然数据链辅助导航可解决无GPS情况下弹体的实时位置问题，但其计算的航向角存在一定的误差，影响飞行过程中稳定性和命中目标的可靠性。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提出一种基于数据链和雷达的辅助弹体导航方法，具体包括以下步骤：

基于数据链和雷达的辅助导航，获取弹体在发射坐标系下的位置；

根据弹体在发射坐标系下的位置计算弹体在发射坐标系下的坐标；

根据弹体在发射坐标系下的坐标以及弹体高度计算弹体飞行过程中的经度、纬度；

每隔固定周期，利用卡尔曼滤波器对经度、纬度、高度进行导航修正。

进一步的，在获取弹体在发射坐标系下的位置之前，将弹体飞行过程中的位置信息、速度信息、姿态信息从地心直角坐标系中转换到发射坐标系中，地心直角坐标系到发射坐标系的转换矩阵表示为：

其中，为地心直角坐标系到发射坐标系的转换矩阵；为导航坐标系到发射坐标系的变换矩阵；为地心直角坐标系到导航坐标系的变换矩阵；α为发射方位角；(λ,L,h)为发射点的地心直角坐标系下位置信息。

进一步的，基于数据链和雷达的辅助导航，获取弹体在发射坐标系下的位置包括：

其中，为弹体在发射系下的坐标；R_L为由数据链测得的弹体相对于地面测控站的距离；q为在发射坐标系中弹体相对地面测控站的仰角；ψ为由雷达测得的弹体在发射坐标系的航向角。

进一步的，根据弹体发射点的地理坐标(λ₀，L₀,h₀)，将弹体的坐标从发射坐标系转换到地心直角坐标系中，转换过程包括以下步骤：

其中，(x_e，y_e，z_e)为弹体实时位置的地心直角坐标；为弹体在发射系下的坐标；e为地球扁率；R_N为子午圈曲率半径；表示发射坐标系到地心直角坐标系之间的转换矩阵。

进一步的，发射坐标系到地心直角坐标系之间的转换矩阵表示为：

其中，α为发射方位角。

进一步的，计算弹体飞行过程中的经度、纬度包括：