航空遙感器目標指向定位角的計算方法
2023-06-21 20:04:06 2
專利名稱：航空遙感器目標指向定位角的計算方法
技術領域：
本發明涉及一種目標指向定位角的計算方法，具體涉及採用航空遙感器時待拍攝目標指向定位角的計算方法。
背景技術：
航空遙感器對地面預定目標拍照時，需首先根據航空遙感器所在位置的地理坐標、待拍照目標地理坐標等數據信息計算出航空遙感器伺服指向機構的指向定位角，然後控制指向機構運動到計算出的指向角度位置，最終實現對地面預定目標成像。為保證成像的快速性及成像位置的準確性，要求在進行目標指向定位角計算時， 計算結果精度高且計算速度快。在進行指向定位角的計算過程中，需執行反正切三角函數的運算，當航空遙感器中採用的微處理器工作頻率較低時，直接採用高級語言中提供的庫函數進行運算的方式，其計算時間較長；利用泰勒公式展開的方式雖然可將複雜的三角函數運算轉化為乘除運算，進而適當縮短計算時間，但由於其計算精度同乘除法的運算次數成反比，為減少運算次數而減少展開級數的同時，也降低了運算精度，因此，航空遙感器在進行快速反正切函數運算時，一般採用查表的工作方式。由於正切函數具有單調遞增特性，且隨著角度增大，其數值遞增程度越大，當角度為90°時，其對應的正切值增加到正無窮大。因此採用查表方式進行正切函數的逆運算——反正切函數的計算時，若採用傳統的查表方式，按正切值成比例遞增的原則設置表格結構，在表中存放角度值，則難以根據角度對應的正切值查找到均勻分布的角度，進而導致目標指向定位角計算結果的精度難以滿足系統要求。
發明內容
本發明為解決因正切函數具有單調遞增特性而難以用傳統查表方式獲得高精度的目標指向定位角的問題，提供一種航空遙感器目標指向定位角的計算方法。航空遙感器目標指向定位角的計算方法，該方法由以下步驟實現步驟一、採用坐標平移的方法將待拍攝目標在地理坐標系下的坐標轉換到航空遙感器所在的載機坐標系下的坐標，所述待拍攝目標在載機坐標系下的坐標計算公式用公式一表示為公式-
(cosOcos/cos0sin,-sin0 、廣廣
y = -cos^psin^ + sin^psin^cos^ cosqKosy + sin^psin^sin^ sin^pcosi ζ J I sin^psin^ + cos^psin^cos^ -sin^pcos^ + cos^psin^sin^ cos^pcosi
VA式中Y為航向角，θ為俯仰角，爐為滾動角；(。，Y0, Z0)為航空遙感器所在位置的地理坐標；(X，y，ζ)為待拍攝目標在地理坐標系下的坐標；(X' , y' , ζ')為待拍攝目標在載機坐標系下的坐標；步驟二、根據步驟一所述的待拍攝目標在載機坐標系下的坐標獲得目標指向定位角，所述目標指向定位角用公式二和公式三表示為
權利要求
1.航空遙感器成像時目標指向定位角的計算方法，其特徵是，該方法包括以下步驟 步驟一、採用坐標平移的方法將待拍攝目標在地理坐標系下的坐標轉換到航空遙感器所在的載機坐標系下的坐標，所述待拍攝目標在載機坐標系下的坐標計算公式用公式一表示為 式中為航向角，θ為俯仰角，爐為滾動角；OCtl，Y0, Z0)為航空遙感器所在位置的地理坐標；(X，y，ζ)為待拍攝目標在地理坐標系下的坐標；(X' ,y' ,ζ')為待拍攝目標在載機坐標系下的坐標；步驟二、根據步驟一所述的待拍攝目標在載機坐標系下的坐標獲得目標指向定位角， 所述目標指向定位角用公式二和公式三表示為 式中α為垂直飛行方向的旋轉角；β為沿飛行方向的旋轉角； 所述目標指向定位角通過逆向查表結構和二分查找法獲得，具體步驟為 步驟a:設置總表結構，將待查數據的正切值按角度均勻遞增的順序放入總表中，將所述總表分成多個子表，確定每個子表的表首地址；步驟b 採用順序查找法確定待查數據所屬的子表在總表中的偏移量地址；然後採用二分法進行查找，獲得與待查數據相等或相近角度的正切值在子表中的地址；步驟c:根據步驟b所述子表在總表中的偏移量地址、與待查數據相同的數據正切值在子表中的地址及總表中設置的角度間隔計算待查數據的角度，所述待查數據的角度為目標指向定位角。
2.根據權利要求1所述的航空遙感器成像時目標指向定位角的計算方法，其特徵在於，所述子表中間地址的計算公式用公式四表示公式四Addr中=Addr表首+L/2式中L表示表長，計算公式用公式五表示 公式五L = Addr表尾-Addr表首+1。
3.根據權利要求1所述的航空遙感器成像時目標指向定位角的計算方法，其特徵在於，步驟A所述的將待查數據的正切值按角度均勻遞增的順序放入表中，設置多個子表的具體原則為以待查數據的正切值佔用1 2個字節為原則，並將待查數據的正切值按不同的放大倍數放入不同的子表中，相同子表中的數據正切值的放大倍數相同，所述相同子表中的數據正切值的高字節相同。
4.根據權利要求1所述的航空遙感器成像時目標指向定位角的計算方法，其特徵在於，步驟c所述的待查數據角度的計算方法為子表在總表中的偏移量地址與與待查數據相同的數據正切值在子表中的相對位置求和後與總表中設置的角度間隔相除。
全文摘要
航空遙感器成像時目標指向定位角的計算方法，涉及一種目標指向定位角的計算方法，它解決解決因正切函數具有單調遞增特性而難以用傳統查表方式獲得高精度的目標指向定位角的問題，該方法首先通過坐標變換的方式將待拍照目標從地理坐標系轉換到載機坐標系，然後在載機坐標系採用反正切函數計算的方法求得目標指向角。為實現反正切函數計算結果的快速性和精確性，提出了一種快速查表方式，根據精度要求按角度均勻遞增的順序將各個角度對應的正切值排列在表內建立多個有序表，採用順序查找的方式和二分法查找方法獲得待拍照目標的指向定位角。本發明減少了計算時間，最終實現了航空遙感器目標指向定位角計算的快速性和精確性。
文檔編號G01C1/00GK102252649SQ20111009551
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者修吉宏, 李軍, 李友一, 汪龍祺, 陳黎, 黃浦 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所