[发明专利]一种运动平台矢量脱靶量参数估计修正方法

摘要

本发明公开一种运动平台矢量脱靶量参数估计修正方法，其步骤为首先实时测量运动平台的运动数据；然后通过多个接收通道接收目标回波数据并进行处理，得到对应各个通道的目标回波信号随时间变化的多普勒频率信息和相位信息；基于各个通道数据构造相应的目标函数，估计得到多个各天线接收通道的标量脱靶量，再取平均值作为标量脱靶量测量值；接着对于各个通道得到的相位信息，进行两两通道之间相位做差，进而构造目标函数；然后基于步骤一获得的运动平台运动数据重新构造目标函数，以对运动平台的运动进行补偿；最后对重构的目标函数进行优化，最终得到矢量拖把量修正后的估计结果。本发明通过将载体平台的运动等效于导弹运动的航迹数据，从而实现运动平台矢量脱靶量参数的估计修正。

主权项

一种运动平台矢量脱靶量参数估计修正方法，其特征是，包括以下步骤：S1，通过安装于运动平台上的测量装置，以测量周期Δt1对运动平台的偏航角αk、俯仰角βk和横滚角数据θk进行测量获取，测量值αk、βk、θk即第k个测量时间段kΔt1获取到的运动平台姿态数据；S2，设置多个天线接收通道用于接收目标回波数据，分别对各天线接收通道接收到的目标回波数据进行处理，包括：对目标回波数据进行分时处理，即按照不同目标运动速度设置相应的数据处理帧长度Δt，基于数据处理帧长度对目标回波数据进行处理，进而得到对应各天线接收通道的目标回波信号随时间变化的多普勒频率信息fdi(tk)和相位信息i代表通道序号；S3，基于各个通道对应的多普勒频率信息数据和对应的时间数据，分别构造相应的目标函数T：T=Σn=1N[f^d(tn)-2vλL0-vtnr02+(L0-vtn)2]---(31)]]>其中，t＝0时刻导弹与脱靶点的距离L0，导弹运动速度v，和标量脱靶量r0为待估计参数，tn＝n×Δt，n为数据帧数，为tn时刻对应的多普勒测量值，λ为测量装置的发射信号波长；通过求解下式：r^0,v^,L^0=argminΣn=1N[f^d(tn)-2vλL0-vtnr02+(L0-vtn)2]---(32)]]>分别得到对应各个通道的L0，v，r0的估计值，再对所有通道得到的各估计值取平均值，得到标量脱靶量参数测量值；S4，对于各个通道得到的相位信息对不同通道之间进行相位做差，得到不同通道之间的相位差数据l和i分别代表第l和第i个接收通道；S5，基于步骤S3得到的标量脱靶量参数依据矢量估计约束条件：x02+y02+z02=r‾02x0cosαcosβ+y0sinαcosβ-z0sinβ=0---(51)]]>构造目标参数空间，其中x0，y0，z0，α，β为矢量脱靶量测量参数，由空间几何关系，可知矢量目标参数满足如下关系：‑r0≤x0,y0,z0≤r0，0≤α≤π,0≤β≤π/2，在上述范围内，对于x0,y0,z0和α,β分别以一定的间隔来撒点，得到可行解空间构成的解的结合；S6，基于步骤S1获得的运动平台状态测量数据，结合步骤S4得到的相位差数据，构造矢量参数估计的目标函数，以对运动平台的运动进行补偿：定义P＝Δt1/Δt，按照运动平台数据测量周期Δt1对矢量参数估计的目标函数进行分时建模，以在每个时间段，对各个天线接收通道的天线坐标位置进行修正；建立的分时目标函数为：其中，M,N代表天线接收通道的个数，L为目标回波数据的分时处理总帧数，α,β,x0,y0,z0为待估计的矢量脱靶量参数，为对步骤S4中得到的相位差数据按照运动平台测试周期进行分时处理后的数据，其中tkm＝(kP+m)Δt＝nΔt，k为运动平台数据测量的周期标号，m代表在每一次运动平台测量周期内数据的时间标号，m＝n(modP)，mod代表同余运算，为匹配模板函数，其中含有待估计矢量未知参数，构造过程如下：6‑1基于步骤S3得到的标量脱靶量参数L0，v，r0的估计值，构造未修正的含矢量估计参数的匹配模板函数：x(t)=x0+(vt-L0)cosβcosαy(t)=y0+(vt-L0)cosβsinαz(t)=z0-(vt-L0)sinβ---(62)]]>rl(t)=[x(t)-xl]2+[y(t)-yl]2+[z(t)-zl]2ri(t)=[x(t)-xi]2+[y(t)-yi]2+[z(t)-zi]2---(63)]]>上式中，xi,yi,zi为第i个接收天线的坐标；6‑2在运动平台运动数据的各测量周期内，根据下式对天线坐标位置xi,yi,zi进行修正：xi′yi′zi′=M×xiyizi---(65)]]>M＝Mz×My×Mx      (66)Mz=cosαk-sinαk0sinαkcosαk0001My=cosβk0-sinβk010sinβk0cosβkMx=1000cosθk-sinθk0sinθkcosθk---(67)]]>上式中，xi',yi',zi'即修正后的天线坐标位置；6‑3将6‑1中，式(63)和式(64)中的xi,yi,zi换成修正后的xi',yi',zi'，即得到重构的修正后的匹配模板函数将修正后的匹配模板函数代入分时目标函数式(61)，即得到重构的分时目标函数；S7，对步骤S6重构的分时目标函数进行优化，对步骤S5中得到的可行解空间中的各个解，分别计算其适应度，即对应的函数值大小，找出适应度最好即函数值最小的点，也即全局次优解，将该解作为非线性估计函数fmincon的初始值，进而寻找全局次优解附近的最优解，得到全局最优解，作为参数估计的最优值，即得到要估计的矢量脱靶量相关参数。