几个解释性的实施例，但本领域技术人员可以想到大 量的变更和替代性实施例。在不背离在所附的权利要求中限定的本发明的精神和范围的情 况下，可以提出和设想这种变更和替代性实施例。
[0078] 附录 A :
[0079] 图8a示出表示来自武器定位雷达系统测量或范围分解光雷达测量的空中目标的 估计弹道轨迹的角度/角度投影341和来自湍流尾流中的涡流测量的回溯分析的激光导出 (角度/角度）空中目标轨迹340的接合的几何。虚线353代表点"P"上的光雷达导出空 中目标轨迹曲线340的切线，虚线354代表该曲线的法线，该法线在点"Q"上与弹道轨迹曲 线交切。
[0080] 注意，图8b中的弹道轨迹曲线333上的点在这里被绘制为角度/角度空间中的投 影341，但也承载范围信息。目的是关联雷达弹道轨迹曲线333上的所有点Q的范围信息与 光雷达导出空中目标轨迹曲线340上的适当的角度/角度坐标。在数学上，这与找到P点 上的角度/角度坐标使得P上的光雷达导出轨迹曲线的法线穿过Q等价。
[0081] 通过假定可通过定义如下的二次多项式描述两个曲线开始：
[0082] 弹道轨迹341 :
[0083] 光雷达导出轨迹340:
[0084] 可根据标准实际通过各角度/角度测量的二次多项式（即二次）回归分析，找到 雷达导出弹道轨迹曲线的系数a、b和c和光雷达导出弹道轨迹曲线的系数d、e和f。也可 根据标准实际找到诸如确定系数的拟合质量度量。这里假定已完成回归分析处理，使得这 里系数是恒定的。
[0085] 光雷达导出轨迹曲线340的切线353的斜率为（2d Θ AZ+e)。因此，作为光雷达导 出轨迹曲线的法线的线段352 ^的斜率是（_V(2d0AZ+e))。这样，穿过线段352@的线 354的方程可写作：
[0087] 现在，我们有两个同时发生的描述通过巧的线和弹道轨迹曲线在点Q上的交点 的方程，由此求出ΘΑΖ (Q)。通过组合，我们有：
[0088]
[0089] 对作为最接近空中交通工具的最高点的非外部根的最大根0AZ(Q)解出该二次方 程（注意，对于弹道轨迹，a总为负）
[0090]
[0091] 弹道轨迹将具有与方位坐标Θ AZ(Q)相关联的空中目标的范围坐标R(Q)。这是与 光雷达导出轨迹曲线上的点P相关的范围的最佳估计。现在可对由[ΘΑΖ(Ρ)，0a(P)，R(Q)] 给出的光雷达导出空中目标轨迹曲线346上的各点P给出整个3D (角度/角度/范围）坐 标。这是被传送到武器定位光雷达系统以计算空中目标的估计的原点和冲击点的信息。
【主权项】
1. 一种用于回溯空中目标的轨迹的方法，包括： 从检测到目标的位置向后用激光束照射尾随空中目标的尾流，直到尾流不再能被观 察，所述激光束具有被选择为区分尾流湍流与自然出现的大气现象的空间图案和时间波 形； 检测从尾随空中目标的尾流中和周围的空气体积中的分子、气雾剂和颗粒物质反向散 射的激光能量； 处理检测的激光能量以计算沿尾流的一个或更多个大气流动场图像，每个所述图像包 含一个或更多个流动场测量的轮廓；和 处理流动场测量的轮廓，以估计空中目标从目标的检测位置到不再能观察到尾流的位 置的向后轨迹。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，检测激光能量包含检测反向散射激光能量的频 率偏移，所述的一个或更多个流动场测量的轮廓包含空间分解径向速度。3. 根据权利要求1所述的方法，检测激光能量包含检测反向散射激光能量的随时间的 频率偏移，所述的一个或更多个流动场测量的轮廓包含空间分解径向速度或者时间或空间 的微分、其时刻或函数。4. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 当射束从检测的位置回溯尾流时，适应性调整激光束的时间波形。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，基于尾流的被照射部分的年龄适应性调整时间 波形以优化流动场测量。6. 根据权利要求4所述的方法，其中，时间波形被适应性调整以提供不同的流动场测 量。7. 根据权利要求4所述的方法，其中，对三维范围分解模式适应性调整时间波形，以在 不同的范围切片处产生一系列的流动场图像以估计向后轨迹，并且其中，对二维角度/角 度模式适应性调整时间波形，以产生流动场图像来估计向后轨迹。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，激光束沿向后轨迹的第一部分向后从检测位置 以范围分解模式照射尾流，并且其中，激光束沿向后轨迹的第二部分向后从该位置以角度/ 角度模式照射尾流，直到尾流不再能被观察。9. 根据权利要求8所述的方法，还包括： 当以范围分解模式不再能观察到尾流时，从范围分解模式切换到角度/角度模式。10. 根据权利要求8所述的方法，还包括： 在用激光束照射尾流之前，用无线电频率束照射空中目标以确定目标的检测位置和目 标的估计弹道轨迹；和 在所述范围分解模式和角度-角度模式中结合来自无线电频率束的估计弹道轨迹与 来自激光束的估计以产生向后轨迹的估计。11. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 根据流动场测量适应性调整尾流中和周围的空气体积中的检测的激光能量的空间采 样。12. 根据权利要求1所述的方法，其中，各流动场图像内的流动场测量被映射到方位 角、仰角和范围的三维位置，其中，通过在来自流动场测量的各范围切片处以方位角和仰角 确定尾流的中心并通过中心估计三维轨迹，估计向后轨迹。13. 根据权利要求1所述的方法，其中，流动场图像内的流动场测量被映射到方位角和 仰角的二维位置，还包括： 提供空中目标的估计弹道轨迹； 从流动场测量以方位角和仰角估计一系列的尾流中心，以提供角度轨迹； 通过角度轨迹的一系列的尾流中心拟合曲线，以提供回溯轨迹的方位角和仰角分量； 和 映射估计的弹道轨迹的二维方位角和仰角投影处于与任何曲线点的最小角度分离处 的估计弹道轨迹的范围坐标，以提供向后轨迹的范围分量。14. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 将向后轨迹投影经过不再能观察到尾流的位置，以估计空中目标的原点。15. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 处理流动场测量以指定空中目标的目标类别。16. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 将向后轨迹投影经过不再能观察到尾流的位置，以估计空中目标的原点；和 基于指定的目标类别提炼原点的估计。17. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 将向后轨迹投影经过不再能观察到尾流的位置，以估计空中目标的原点； 将对抗火力引向估计的原点；和 使用指定的目标类别以控制对抗火力。18. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 使用指定的目标类别以适应性调整激光束的时间波形。19. 根据权利要求15所述的方法，还包括： 用无线电频率束或激光束照射空中目标以提取目标测量；和 使用湍流尾流的流动场测量和目标测量两者来指定目标类别。20. -种回溯空中目标的轨迹的方法，包括： 用无线电频率束照射空中目标以确定目标的检测位置； 从检测位置向后用激光束照射尾随空中目标的尾流，直到尾流不再能被观察，所述激 光束具有被选择为区分尾流湍流与自然出现的大气现象的空间图案和时间波形； 检测从尾随空中目标的尾流中和周围的空气体积中的分子、气雾剂和颗粒物质反向散 射的激光能量； 处理所检测的激光能量以在所检测的和可观察的位置之间计算沿尾流的一个或更多 个大气流动场图像，每个所述图像包含一个或更多个流动场测量的轮廓； 处理流动场测量的轮廓，以估计空中目标从目标的检测位置到不再能观察到尾流的位 置的向后轨迹； 将向后轨迹投影经过不再能观察到尾流的位置，以估计空中目标的原点；和 向估计的原点引导对抗火力。21. 根据权利要求20所述的方法，其中，用无线电频率束照射空中目标提供估计的弹 道轨迹，还包括： 从检测位置向后对三维范围分解模式适应性调整激光束的时间波形，以在不同的范围 切片处产生一系列的流动场图像来估计向后轨迹； 从该位置向后到不再能观察到尾流的位置对二维角度/角度模式适应性调整激光束 的时间波形，以产生流动场图像来估计向后轨迹；以及 在所述范围分解模式和角度-角度模式中结合来自无线电频率束的估计弹道轨迹与 来自激光束的估计以产生向后轨迹的估计。22. 根据权利要求20所述的方法，还包括： 处理流动场测量以指定空中目标的目标类别；和 使用指定的目标类别以执行以下步骤中的至少一个： 提炼原点的估计； 控制对抗火力；和 适应性调整时间波形。23. -种用于回溯空中目标的轨迹的系统，包括： 被配置为产生具有被选择为区分尾流湍流与自然出现的大气现象的空间图案和时间 波形的激光束的激光发射器，所述激光束从检测到目标的位置向后照射尾随空中目标的尾 流，直到尾流不再能被观察； 包含检测从尾随空中目标的尾流中和周围的空气体积中的分子、气雾剂和颗粒物质反 向散射的激光能量的一个或更多个检测器的光雷达接收器； 被配置为处理检测的激光能量以在所检测的和可观察的位置之间计算沿尾流的一个 或更多个大气流动场图像的光雷达信号处理器，每个所述图像包含一个或更多个流动场测 量的轮廓；和 被配置为处理流动场测量的轮廓以估计空中目标从目标的检测位置到不再能观察到 尾流的位置的向后轨迹的系统处理器。24. 根据权利要求23所述的系统，还包括： 被配置为用无线电频率束照射空中目标以确定检测位置并且提供空中目标的估计弹 道轨迹的雷达系统， 其中，所述激光发射器、光雷达接收器、信号处理器和系统处理器被配置为，从检测位 置向后对三维范围分解模式适应性调整激光束的时间波形以在不同的范围切片处产生一 系列的流动场图像来估计向后轨迹，并且，从该位置向后到不再能观察到尾流的位置对二 维角度/角度模式适应性调整激光束的时间波形，以产生流动场图像来估计向后轨迹，并 且， 其中，系统处理器被配置为在所述范围分解模式和角度-角度模式中结合来自无线电 频率束的估计弹道轨迹与来自激光束的估计以产生向后轨迹的估计。
【专利摘要】武器定位光雷达系统通过使用流动场测量以从检测到目标的位置向后跟随尾随空中目标的尾流湍流直到不再能观察到尾流为止来估计空中目标的向后轨迹。系统可使用向后轨迹以估计目标的原点。系统也可使用沿向后轨迹的流动场测量以将目标归类。目标归类可被用于提炼原点估计、影响对抗火力或者适应性调整流动场测量。
【IPC分类】G01S17/42, G01S17/46, G01S17/95, G01S17/88, G01S17/02, G01S7/48, G01S17/58
【公开号】CN104919335
【申请号】CN201380070346
【发明人】D·D·史密斯, R·W·拜伦
【申请人】雷斯昂公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2013年10月22日
【公告号】EP2946230A2, US8939081, US20150015869, WO2014120296A2, WO2014120296A3