基于絕對標(biāo)定的目標(biāo)導(dǎo)引精度分析

宋麗瓊 王雪 王云龍 李永強(qiáng) 丁帥

摘 要：本文對基于絕對標(biāo)定方法的目標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行了精度分析。首先對絕對標(biāo)定的導(dǎo)引流程進(jìn)行了分析，然后對流程中每個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟中所需的數(shù)據(jù)信息和轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行了說明，最后通過對一條航路進(jìn)行仿真，得到的仿真結(jié)果為工程應(yīng)用提供了理論支撐。

關(guān)鍵詞：絕對標(biāo)定;目標(biāo)導(dǎo)引

兩個(gè)武器系統(tǒng)之間的目標(biāo)導(dǎo)引方法有很多，但不論何種導(dǎo)引方法，傳感器測量誤差的客觀因素使得目標(biāo)導(dǎo)引存在誤差，影響導(dǎo)引精度。本文對基于絕對標(biāo)定的目標(biāo)導(dǎo)引精度進(jìn)行分析。

1 絕對標(biāo)定的前提條件

指揮車發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的數(shù)據(jù)通過絕對標(biāo)定導(dǎo)引給發(fā)射車。絕對標(biāo)定所需的前提條件有：

1）指揮車和發(fā)射車的經(jīng)度、緯度和高程;

2）指揮車和發(fā)射車的航向角、橫滾角、縱搖角;

3）指揮車探測目標(biāo)的方位角、高低角和距離。

2 絕對標(biāo)定的導(dǎo)引流程

1）目標(biāo)在指揮車車體坐標(biāo)系下的球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到在指揮車車體坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo);

2）目標(biāo)在指揮車車體坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到在指揮車水平坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo);

3）目標(biāo)在指揮車水平坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)通過絕對標(biāo)定轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車水平坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo);

4）目標(biāo)在發(fā)射車水平坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車車體坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo);

5）目標(biāo)在發(fā)射車車體坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車車體坐標(biāo)系下的極坐標(biāo)。

3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

1）指揮車體球坐標(biāo)到指揮車直角坐標(biāo)

目標(biāo)在指揮車的車體極坐標(biāo)：方位角，高低角，斜距離。在三維直角坐標(biāo)系下，根據(jù)基本的三角公式和空間立體知識，可獲得目標(biāo)在指揮車車體直角坐標(biāo)系下坐標(biāo)。

2）指揮車體直角坐標(biāo)到指揮車水平直角坐標(biāo)

指揮車的車體姿態(tài)信息：航向角、橫滾角、縱搖角。目標(biāo)在指揮車車體直角坐標(biāo)，通過相應(yīng)坐標(biāo)平面的旋轉(zhuǎn)，獲得目標(biāo)在指揮車的水平直角坐標(biāo)。

3）絕對標(biāo)定

指揮車的位置信息：經(jīng)度、緯度、高程;發(fā)射車的位置信息：經(jīng)度、緯度、高程。通過經(jīng)緯度到地心坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，可獲得指揮車在發(fā)射車的水平直角坐標(biāo)。再根據(jù)上一步目標(biāo)在指揮車的水平直角坐標(biāo)，則可以獲得目標(biāo)在發(fā)射車的水平直角坐標(biāo)。

4）發(fā)射車水平直角坐標(biāo)到發(fā)射車體直角坐標(biāo)

發(fā)射車的車體姿態(tài)信息：航向角、橫滾角、縱搖角。該過程與2）過程相逆，可得到目標(biāo)在發(fā)射車的車體直角坐標(biāo)。

5）發(fā)射車體直角坐標(biāo)到發(fā)射車體極坐標(biāo)

該過程與1）過程相逆，可得到目標(biāo)在發(fā)射車的車體極坐標(biāo)：方位角，高低角，斜距離。

4 導(dǎo)引精度仿真與分析

通過2，可看出基于絕對標(biāo)定的目標(biāo)導(dǎo)引需要的測量裝置有：發(fā)射車和指揮車的定位裝置和姿態(tài)測量裝置。

假定指揮車和發(fā)射車的真實(shí)姿態(tài)信息均為0，指揮車的位置（105.64359443，38.75940665，1444.9），發(fā)射車的位置（105.642677，38.758858，1445）。

目標(biāo)航路的特征為：起始點(diǎn)為（5000，5000，1000），速度為（-80，-60，0，）。

情況一：當(dāng)經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標(biāo)的角精度3mil，距離精度5m。

情況二：當(dāng)經(jīng)緯度的精度為5″，高程的精度5m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標(biāo)的角精度3mil，距離精度5m。

情況三：當(dāng)經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度10mil;指揮車探測目標(biāo)的角精度3mil，距離精度5m。

情況四：當(dāng)經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標(biāo)的角精度10mil，距離精度15m。

根據(jù)上述四種情況，對方位角、高低角的平均誤差和絕對誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如下表。

情況二與情況一對照，只有武器平臺的經(jīng)緯度高程測量精度不同，可看出情況二的目標(biāo)方位角和高低角的誤差均值相比情況一要大，而該誤差值基本可看作系統(tǒng)誤差。情況三與情況一對照，只有武器平臺的姿態(tài)測量精度不同，可看出情況二的目標(biāo)方位角的誤差均值相比情況一要大，而該誤差值基本可看作系統(tǒng)誤差。情況四與情況一對照，方位角和高低角的均值大體相同，均方差變大;斜距離的均方差變化大。

5 總結(jié)

本文對基于絕對標(biāo)定的目標(biāo)導(dǎo)引精度進(jìn)行了仿真分析，可以得武器系統(tǒng)的經(jīng)緯度高程測量精度和姿態(tài)測量精度在一定范圍內(nèi)，方位角和高低角的誤差均值基本為固定值，可通過前期試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正，從而提高導(dǎo)引精度;武器系統(tǒng)的搜索探測精度會影響目標(biāo)導(dǎo)引精度的穩(wěn)定性。這些結(jié)論為工程目標(biāo)導(dǎo)引的應(yīng)用提供了理論支撐，并具有一定的指導(dǎo)作用。

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作者簡介：

宋麗瓊，1989年8月，女，漢族，山西長治人，工程師，現(xiàn)工作于北方自動控制技術(shù)研究所，研究方向?yàn)槲淦飨到y(tǒng)仿真分析。