专利名称：航空遥感器目标指向定位角的计算方法
技术领域：
本发明涉及一种目标指向定位角的计算方法，具体涉及采用航空遥感器时待拍摄目标指向定位角的计算方法。
背景技术：
航空遥感器对地面预定目标拍照时，需首先根据航空遥感器所在位置的地理坐标、待拍照目标地理坐标等数据信息计算出航空遥感器伺服指向机构的指向定位角，然后控制指向机构运动到计算出的指向角度位置，最终实现对地面预定目标成像。为保证成像的快速性及成像位置的准确性，要求在进行目标指向定位角计算时， 计算结果精度高且计算速度快。在进行指向定位角的计算过程中，需执行反正切三角函数的运算，当航空遥感器中采用的微处理器工作频率较低时，直接采用高级语言中提供的库函数进行运算的方式，其计算时间较长；利用泰勒公式展开的方式虽然可将复杂的三角函数运算转化为乘除运算，进而适当缩短计算时间，但由于其计算精度同乘除法的运算次数成反比，为减少运算次数而减少展开级数的同时，也降低了运算精度，因此，航空遥感器在进行快速反正切函数运算时，一般采用查表的工作方式。由于正切函数具有单调递增特性，且随着角度增大，其数值递增程度越大，当角度为90°时，其对应的正切值增加到正无穷大。因此采用查表方式进行正切函数的逆运算——反正切函数的计算时，若采用传统的查表方式，按正切值成比例递增的原则设置表格结构，在表中存放角度值，则难以根据角度对应的正切值查找到均勻分布的角度，进而导致目标指向定位角计算结果的精度难以满足系统要求。
发明内容
本发明为解决因正切函数具有单调递增特性而难以用传统查表方式获得高精度的目标指向定位角的问题，提供一种航空遥感器目标指向定位角的计算方法。航空遥感器目标指向定位角的计算方法，该方法由以下步骤实现步骤一、采用坐标平移的方法将待拍摄目标在地理坐标系下的坐标转换到航空遥感器所在的载机坐标系下的坐标，所述待拍摄目标在载机坐标系下的坐标计算公式用公式一表示为公式-
(cosOcos/cos0sin,-sin0 、广广
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为航向角，θ为俯仰角，炉为滚动角；()(。，Y0, Z0)为航空遥感器所在位置的地理坐标；(X，y，ζ)为待拍摄目标在地理坐标系下的坐标；(X' , y' , ζ')为待拍摄目标在载机坐标系下的坐标；步骤二、根据步骤一所述的待拍摄目标在载机坐标系下的坐标获得目标指向定位角，所述目标指向定位角用公式二和公式三表示为
权利要求
1.航空遥感器成像时目标指向定位角的计算方法，其特征是，该方法包括以下步骤 步骤一、采用坐标平移的方法将待拍摄目标在地理坐标系下的坐标转换到航空遥感器所在的载机坐标系下的坐标，所述待拍摄目标在载机坐标系下的坐标计算公式用公式一表示为 式中为航向角，θ为俯仰角，炉为滚动角；OCtl，Y0, Z0)为航空遥感器所在位置的地理坐标；(X，y，ζ)为待拍摄目标在地理坐标系下的坐标；(X' ,y' ,ζ')为待拍摄目标在载机坐标系下的坐标；步骤二、根据步骤一所述的待拍摄目标在载机坐标系下的坐标获得目标指向定位角， 所述目标指向定位角用公式二和公式三表示为 式中α为垂直飞行方向的旋转角；β为沿飞行方向的旋转角； 所述目标指向定位角通过逆向查表结构和二分查找法获得，具体步骤为 步骤a:设置总表结构，将待查数据的正切值按角度均勻递增的顺序放入总表中，将所述总表分成多个子表，确定每个子表的表首地址；步骤b 采用顺序查找法确定待查数据所属的子表在总表中的偏移量地址；然后采用二分法进行查找，获得与待查数据相等或相近角度的正切值在子表中的地址；步骤c:根据步骤b所述子表在总表中的偏移量地址、与待查数据相同的数据正切值在子表中的地址及总表中设置的角度间隔计算待查数据的角度，所述待查数据的角度为目标指向定位角。
2.根据权利要求1所述的航空遥感器成像时目标指向定位角的计算方法，其特征在于，所述子表中间地址的计算公式用公式四表示公式四Addr中=Addr表首+L/2式中L表示表长，计算公式用公式五表示 公式五L = Addr表尾-Addr表首+1。
3.根据权利要求1所述的航空遥感器成像时目标指向定位角的计算方法，其特征在于，步骤A所述的将待查数据的正切值按角度均勻递增的顺序放入表中，设置多个子表的具体原则为以待查数据的正切值占用1 2个字节为原则，并将待查数据的正切值按不同的放大倍数放入不同的子表中，相同子表中的数据正切值的放大倍数相同，所述相同子表中的数据正切值的高字节相同。
4.根据权利要求1所述的航空遥感器成像时目标指向定位角的计算方法，其特征在于，步骤c所述的待查数据角度的计算方法为子表在总表中的偏移量地址与与待查数据相同的数据正切值在子表中的相对位置求和后与总表中设置的角度间隔相除。
全文摘要
航空遥感器成像时目标指向定位角的计算方法，涉及一种目标指向定位角的计算方法，它解决解决因正切函数具有单调递增特性而难以用传统查表方式获得高精度的目标指向定位角的问题，该方法首先通过坐标变换的方式将待拍照目标从地理坐标系转换到载机坐标系，然后在载机坐标系采用反正切函数计算的方法求得目标指向角。为实现反正切函数计算结果的快速性和精确性，提出了一种快速查表方式，根据精度要求按角度均匀递增的顺序将各个角度对应的正切值排列在表内建立多个有序表，采用顺序查找的方式和二分法查找方法获得待拍照目标的指向定位角。本发明减少了计算时间，最终实现了航空遥感器目标指向定位角计算的快速性和精确性。
文档编号G01C1/00GK102252649SQ20111009551
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者修吉宏, 李军, 李友一, 汪龙祺, 陈黎, 黄浦 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所