機載光電平臺線速度補償方法
2024-04-13 10:25:05
1.本發明涉及一種機載光電平臺線速度補償方法。
背景技術：
2.由於飛機在前向運動的狀態下，光電平臺測量反饋速度信息的陀螺器件不能敏感飛機的前向運動的速度信息，光電平臺無法對飛機前向運動進行實時補償，也無法消除光電平臺視軸在慣性空間內的前向運動。
3.因此，有必要研究一種機載光電平臺線速度補償方法，以補償光電平臺視軸在慣性空間內隨載機前向運動。
技術實現要素：
4.有鑑於此，有必要提供一種機載光電平臺線速度補償方法，其能夠消除光電平臺視軸的前向運動，使光電平臺的視軸始終指向地面的同一位置。
5.本發明提供一種機載光電平臺線速度補償方法，該方法包括如下步驟：a.根據機載慣導測量的飛機姿態數據和飛機控制系統的前向運動速度信息，以及將地理坐標系x
syszs
進行平移，並將三軸轉動後，獲得第一次坐標變換矩陣m；將地理坐標系x
syszs
下的直線速度vg經第一次坐標變換矩陣變換後轉化為飛機軸向的直線速度v＝m
×vg
；b.根據飛機軸向的直線速度v，以及將機體坐標系轉動後，獲得第二次坐標變換矩陣a
los
；根據飛機軸向的直線速度v以及所述第二次坐標變換矩陣a
los
，計算得到光電平臺的視軸坐標系xbybzb向的直線速度v
los
＝a
los
×
v；c.光電平臺通過雷射測距獲得目標斜視距離l後，根據所述直線速度v
los
計算得到角速度值ω；d.將計算得出的角速度值ω，補償到光電平臺慣性態模式下的角速度內。
6.具體地，所述的步驟a包括：
7.首先，將地理坐標系x
syszs
的坐標軸定義為北東地坐標系，機體坐標系xayaza的坐標軸定義為前右下坐標系；然後，獲得地理坐標繫到機體坐標系的方向矩陣，即將地理坐標系x
syszs
下的速度信息分別按照-m+v
s1
t、-m+v
s2
t、h的長度進行平移，並按照機載慣導給定的橫滾χ、俯仰η以及航向角α信息旋轉獲得坐標變換矩陣m，其具體公式如下：
[0008][0009]
具體地，所述的步驟a還包括：
[0010]
將地理坐標系下飛機的直線速度vg經第一次坐標變換後轉化為飛機軸xayaza向的直線速度v＝m
×vg
。
[0011]
具體地，所述步驟b包括：
[0012]
首先，定義視軸坐標系的坐標軸為前右下坐標系；然後獲得機體坐標繫到光電平臺的方向矩陣，即將機體坐標系的坐標軸分別繞光電平臺的方位角a、俯仰角e旋轉後得到
坐標變換矩陣a
los
，其具體公式如下：
[0013][0014]
具體地，所述的步驟b還包括：
[0015]
將步驟a獲得的飛機軸向的直線速度通過坐標變換矩陣a
los
的運算，計算得到視軸xbybzb向的直線速度為v
los
＝a
los
×
v。
[0016]
具體地，所述步驟c包括：
[0017]
首先，假定視軸向單位矢量為[1 0 0]
t
通過坐標變換矩陣m以及a
los
的變化後，獲得地理坐標系下的單位矢量[xtx xty xtz]
t
；然後利用載體相對於目標的高度差f
l
與xtz相除獲得目標斜視距離l；最後，利用雷射測距機定時測量光電平臺視軸到偵察目標的距離l，校正目標斜視距離的準確性。
[0018]
具體地，所述步驟c還包括：
[0019]
計算得到光電平臺視軸相對於飛機的角運動的速度量ω＝arctan(v
los
/l)。
[0020]
具體地，所述步驟d包括：
[0021]
將計算得到的角速度值ω補償到慣性態下光電平臺轉動的速度量中，使視軸始終指向同一目標位置。
[0022]
本發明能夠根據飛機的線速度經過兩次坐標變換把速度轉化為光電平臺視軸的軸向角速度，並根據雷射測距獲得目標的斜視距離，計算飛機相對視軸的線速度。消除飛機前向位移對於光電平臺的影響，使光電平臺的視軸在慣性態模式下能夠持續、穩定的指向同一目標位置。
附圖說明
[0023]
圖1為本發明機載光電平臺線速度補償方法的流程圖；
[0024]
圖2為本發明實施例提供的機載光電平臺坐標轉換的示意圖；
[0025]
圖3為本發明實施例提供的機載光電平臺計算補償角速度的示意圖。
具體實施方式
[0026]
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0027]
請參閱圖1，是本發明機載光電平臺線速度補償方法較佳實施例的作業流程圖，請一併參閱圖2-3。
[0028]
步驟s1，根據機載慣導測量的飛機姿態數據和飛機控制系統的前向運動速度信息，以及將地理坐標系x
syszs
分別按照-m+v
s1
t、-m'+v
s2
t、h的長度進行平移，並將三軸轉動一定角度後，獲得第一次坐標變換矩陣。將地理坐標系x
syszs
下的直線速度vg經第一次坐標變換矩陣變換後轉化為飛機軸向的直線速度v＝m
×vg
。其中：m為地理坐標繫到機體坐標系的x軸靜態距離，m'為地理坐標繫到機體坐標系的y軸靜態距離，h為地理坐標繫到機體坐標系的z軸靜態距離。
[0029]
具體包括：
[0030]
首先，將地理坐標系x
syszs
的坐標軸定義為北東地坐標系，機體坐標系xayaza的坐標軸定義為前右下坐標系。然後，獲得地理坐標繫到機體坐標系的方向矩陣，即將地理坐標系x
syszs
下的速度信息分別按照-m+v
s1
t、-m+v
s2
t、h的長度進行平移，並按照機載慣導給定的橫滾χ、俯仰η以及航向角α信息旋轉獲得坐標變換矩陣m，其具體公式如下：
[0031][0032]
最後，將地理坐標系下飛機的直線速度vg經第一次坐標變換後轉化為飛機軸xayaza向的直線速度v＝m
×vg
。其中，vg為飛機的飛行速度。
[0033]
步驟s2，根據飛機軸向的直線速度v，以及將機體坐標系轉動一定角度後，獲得第二次坐標變換矩陣a
los
。根據所述飛機軸向的直線速度v以及所述第二次坐標變換矩陣a
los
，計算得到光電平臺的視軸坐標系xbybzb向的直線速度為v
los
＝a
los
×
v。具體包括：
[0034]
首先，定義視軸坐標系的坐標軸為前右下坐標系。然後獲得機體坐標繫到光電平臺的方向矩陣，即將機體坐標系的坐標軸分別繞光電平臺的方位角a、俯仰角e旋轉後得到坐標變換矩陣a
los
，其具體公式如下：
[0035][0036]
將步驟s1飛機軸向的直線速度通過坐標變換矩陣a
los
的運算，計算得到視軸xbybzb向的直線速度為v
los
＝a
los
×
v。
[0037]
步驟s3，光電平臺通過雷射測距獲得目標斜視距離l後，根據所述直線速度計算得到角速度值。也即：
[0038]
將補償的線速度向角速度轉換，其可由ω＝arctan(v
los
/l)計算得到。具體而言：
[0039]
獲取目標斜視距離l，具體為：首先，假定視軸向單位矢量為[1 0 0]
t
通過坐標變換矩陣m以及a
los
的變化後，獲得地理坐標系下的單位矢量[xtx xty xtz]
t
，然後利用載體相對於目標的高度差f
l
與xtz相除獲得目標斜視距離l。最後，利用雷射測距機定時測量光電平臺視軸到偵察目標的距離l，校正目標斜視距離的準確性。進而計算得到光電平臺視軸相對於飛機的角運動的速度量ω＝arctan(v
los
/l)。
[0040]
步驟s4，將計算得出的角速度值，補償到光電平臺慣性態模式下的角速度內。也即是：
[0041]
將計算得出的角速度值補償到慣性態下光電平臺轉動的速度量中，使視軸始終指向同一目標位置。
[0042]
本技術將飛機的速度經過飛機機體坐標系xayaza以及光電平臺的視軸坐標系xbybzb的轉換後，獲得光電平臺的視軸的線速度v
los
。再根據雷射測量的目標斜視距離l，將平臺視軸相對於飛機線速度信息轉化為角速度ω。
[0043]
本技術依照坐標變換與雷射測距共同進行的原則對光電平臺的角速度進行實時計算，可以最大限度的保證飛機的飛行速度向光電平臺視軸角速度轉化的準確性。
[0044]
雖然本發明參照當前的較佳實施方式進行了描述，但本領域的技術人員應能理
解，上述較佳實施方式僅用來說明本發明，並非用來限定本發明的保護範圍，任何在本發明的精神和原則範圍之內，所做的任何修飾、等效替換、改進等，均應包含在本發明的權利保護範圍之內。