融合帧间位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115082525A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210804727.XG01C21/00(2006.01)(22)申请日2022.07.08G01C21/16(2006.01)G01C21/20(2006.01)(71)申请人湖南华南光电（集团）有限责任公司地址415007湖南省常德市武陵区芙蓉街道华南社区华南路88号(72)发明人周伟卢鑫康明涛陆叶李路颜有翔蔡俊杰李显彦王乾明陈赞周波王建梅(74)专利代理机构常德市长城专利事务所(普通合伙)43204专利代理师游先春(51)Int.Cl.G06T7/246(2017.01)G01C1/00(2006.01)G01C15/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称融合帧间位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪方法(57)摘要本发明公开了一种融合帧间位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪方法，即在目标非线性机动出视场、遮挡、短时激光照射信号消失和盲区的条件下，融合帧间位姿信息，估算全捷联激光导引头角度信息，从而实现全捷联激光导引头目标跟踪。本发明能在目标非线性机动出视场、遮挡、短时激光照射信号消失和盲区等条件下进行目标跟踪，并准确给出目标角度信息；具有计算量小和抗干扰能力强的特点，可有效降低全捷联激光导引头使用激光照射器照射的保障要求，可提高目标跟踪鲁棒性，为实现目标精确打击提供支撑。CN115082525ACN115082525A权利要求书1/3页1.融合帧间位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪方法，其特征在于，在目标非线性机动出视场、遮挡、短时激光照射信号消失和盲区的条件下，通过融合帧间位姿信息，估算全捷联激光导引头角度信息，从而实现全捷联激光导引头目标跟踪，具体的实施步骤如下：(1)建立融合帧间位姿信息的角度估算模型，所述角度估算模型包括位置变换模型和姿态变换模型；(2)利用激光探测器信号解算角度信息，并融合位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪。2.如权利要求1所述的融合帧间位姿信息的全捷联激光导引头目标跟踪方法，其特征在于，步骤(1)中所述融合帧间位姿信息的角度估算模型的建立，涉及到的坐标系包括：地心坐标系Oe‑XeYeZe，以地球的质心Oe为原点建立的空间直角坐标系；OeXe轴在赤道面内指向某时刻t0的起始子午线，OeZe轴垂直赤道平面，指向北极；OeYe轴按右手法则确定；地理坐标系On‑XnYnZn，按北天东定义的导航坐标系，坐标系原点为弹体质心On，OnYn在地理坐标系参考椭球的贯穿点处与该椭球的法向共线，OnYn与OnXn轴垂直，位于子午面上并指向北方，OnZn轴按右手法则确定；弹体坐标系Ob‑XbYbZb，以弹体的质心Ob为原点建立的空间直角坐标系；ObXb轴为弹体中心轴，方向指向弹体头部，ObYb轴位于弹体主对称面内，垂直ObXb，向上为正，ObZb轴垂直主对称面，按右手法则确定；探测器坐标系原点位于四个象限电压和差值为0的交点，Od‑θ轴与轴分别平行探测器平面，Od‑θ为高低角，向上为正；为方位角，向右为正；若空间目标点Et的位置坐标为(λt,Lt,ht)，t0时刻弹体的位置E0为(λ0,L0,h0)，四元数姿态为q0＝[q00,q10,q20,q30]，t1时刻弹体的位置E1为(λ1,L1,h1)，四元数姿态为q1＝[q01,q11,q21,q31]；相邻帧之间或者较短时间内，假定地理系是相同的，融合位姿信息的角度估算模型包括位置变换模型和姿态变换模型；位置变换模型，首先计算t0时刻位置和目标位置地心系下的坐标：2CN115082525A权利要求书2/3页式中，ae,be为地球椭球半径；Rwt为t0时刻位置卯酉圈曲率半径；RN为t0时刻位置子午圈曲率半径；Rwt1为目标位置卯酉圈曲率半径；RN1为目标位置子午圈曲率半径；(λt,Lt,ht)为目标位置的经纬高数据；两者相减得到相对位置矢量△E0：△E0＝E0‑Et(7)则欧式距离可表示为：Dis(E0,Et)＝norm(△E0,2)(8)同理可得到t1时刻相对位置矢量△E1：△E1＝E1‑Et(9)则欧式距离可表示为：Dis(E1,Et)＝norm(△E1,2)(10)再将位置变换相对矢量△E1‑△E0按照，地心系→地理系→弹体系→探测器坐标系进行坐标转换，根据针孔模型以及地心系到探测器坐标系之间的坐标变换关系，就可以得到目标从t0时刻到t1时刻位置变化引起的角度变化模型：其中为t1时刻地心系到地理系的余弦矩阵，为t1时刻地理系到弹体系的余弦矩阵；姿态变换模型，从t0时刻探测器坐标系角度信息按照探测器坐标系→弹体系→地理系进行坐标转换，得到t1时刻目标在地理系下坐标为：3CN115082525A权利