一种在干扰环境下的目标定位方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及防空导弹武器系统火控系统领域，特别涉及一种在干扰环境下的目标 定位方法。
【背景技术】
[0003] 随着技术的发展，战场环境的日益复杂。隐身、高速目标的出现和电子干扰手段的 运用都成为防空作战面临的巨大挑战。从技术难度的角度来看，电子干扰手段易于实现，是 各国空军高度重视并普遍发展的战场对抗手段。从局部战争经验来看，空袭方除采用精确 打击武器外，还必然采用远距离支援干扰和空袭载机随队自卫式干扰的战术W减弱地面防 空力量的作战能力，最大限度的保障空袭编队安全。
[0004] 电子干扰手段的运用，可使防空导弹的雷达系统无法准确定位目标位置、形成航 迹，进而无法形成对来袭目标的跟踪、指示和打击。可见，防空导弹武器系统对复杂电磁干 扰环境下的作战能力需求迫切。因此，不仅雷达、导弹等分系统需要具备良好的抗干扰能 力，武器系统在指挥控制能力上同样需要能够对各种传感器传来的干扰目标信息进行融合 处理，最终实现对真实目标和干扰目标的有效指示。
[0005] 本发明将传感器和目标均看作H维空间的点，有方法角、俯仰角确定一条源自传 感器经过目标的射线。通过多部传感器的多条关联射线，实现目标的定位和跟踪。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是，现有技术无法在电子干扰条件下，通过传感器提供的纯角 度信息得到目标的H维位置信息；为解决所述问题，本发明提供一种在干扰环境下的目标 定位方法。
[0007] 本发明提供的在干扰环境下的目标定位方法采用至少两个传感器对目标进行探 巧||，得到同一目标相对于两个传感器的俯仰角和方位角；然后将目标和所述两个传感器投 影在同一水平面上，根据正弦定理计算目标的空间位置。
[0008] 进一步，在目标不止一个的情况下，还包括：对所述两个传感器的测量数据进行配 对，找出两个传感器对同一目标的测量数据。
[0009] 进一步，包括：在目标不止一个的情况下，依据两个传感器对同一目标的观测射线 之间距离最小的原则，对传感器的测量数据进行配对，找出两个传感器来源于同一目标的 探测值。
[0010] 进一步，在传感器的数量大于2的情况下，任取两个传感器的探测值计算目标的 空间位置；或者对传感器进行两两组合，计算各个组合的H维坐标总定位误差，选取误差小 的传感器组合进行定位。
[0011] 进一步，采用传感器Si和S2对目标进行探测，tdi分别为两传感器之间距离和水 平距离，巧、巧和巧、泻分别为传感器Si和S2相对于同一目标的方位角和俯仰角；则，在两 传感器和目标在同一水平面上的投影不在同一直线上时，目标在W传感器Si和传感器S2为原点的大地坐标系中的坐标分别为：
[0012] 进一步，两个传感器对目标的观测射线之间的距离为：
其中
为角度观测单位矢量， 狂Sl，Ysl，Zsl)、化2，Ys2，Zs2)分别为大地坐标系下两传感器站址坐标，
(〇4，在1)、（a'2，片2)分别为两传感器的探测值。
[001引 进一步，
[0014] 在作战过程中，干扰机对其干扰范围内的雷达进行干扰，使受干扰的雷达无法测 到回波时间，从而使该雷达得不到距离信息而失去对其进行定位和跟踪能力。本发明针对 W上定位困难，可W利用雷达获取的方位角和俯仰角信息，将目标定位于满足该两个角度 的射线上。然后通过源自多站对同一干扰源目标探测获得的射线来交叉定位出目标的所 在。
[0015] 本发明可应用于目标自卫干扰及实施距离欺骗手段下的目标位置计算，为实时导 弹发射提供可用的目标H维引导信息。其它型号可直接使用该方法，通用性良好，能够有效 的节约研制经费和人力资源成本，可满足不同导弹武器系统对干扰目标交叉定位的要求。
【附图说明】
[0016] 图1武器系统交叉定位流程图； 图2目标和两个传感器在同一水平面上的投影不在同一条直线上时，两个传感器与目 标的相对位置示意图； 图3目标和两个传感器在同一水平面上的投影在同一条直线上时，两个传感器与目标 的相对位直不^意图。
[0017]
【具体实施方式】
[001引下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
[0019] 本发明所提供的方法可W应用于至少两个传感器对目标进行探测的应用环境。在 空间只有一个目标的情况下，可W直接利用两个传感器探测得到的目标的方位角和俯仰 角，W计算目标的空间位置；在空间有多个目标的情况下，需要先在多组探测值中进行配 对，筛选出两个传感器相对于同一目标的探测值，再进行计算。
[0020] 对结合图1，W第二种情况为例，对本发明所提供的方法进行示例性阐述，在只有 一个目标的情况下，省略探测值配对步骤即可。
[0021] 本发明实施例提供在干扰环境下的目标定位方法，包括： 步骤一、获取传感器站址坐标，本实施例中，在大地坐标系下，X、y、z轴的正方向分别为 东、北、天方向，传感器Sl和传感器S2的坐标分别为狂sl，Ys。Zsl)、狂s2，Ys2，Zs2); 步骤二、获取传感器探测值，，片i)、（a'3，片3)分别为传感器Si和传感器S2对目标 的探测值，為和a'2分别为传感器Si和传感器S2探测的目标的方位角；成和成分别为传 感器Si和传感器S,探测的目标的俯仰角。其中方位角的定义为；在水平面内，由X轴正方 向沿逆时针方向旋转到目标斜距在水平面内的投影线所形成的角度。由方位角、俯仰角可 W确定一条源自传感器经过目标的观测射线。
[0022] 若无误差存在，该两条目标观测射线应该在空间交于一点；存在误差时，该两条观 测射线则可能不相交。步骤H、在目标不止一个的情况下，利用最小距离关联，对所述两个 传感器的测量数据进行配对，找出两个传感器对同一目标的探测值，具体地， 目标观测射线的向量方程为：
其中，
为角度观测单位矢量， r,为目标相对于传感器的距离，
贝1J，两条观测射线上两点距离的距离为
在有n的目标的情况下，计算n!个关联假设配对的，取其中最小距离的关联假设 配对作为一个正确的关联，认为对应探测值来源于同一目标，把它们从探测集合中删除。重 复上述操作，直到得到n个正确关联。
[002引步骤四、计算目标空间位置。
[0024] 在大地坐标系，〇1、化分别为传感器Si和传感器S2所处位置；T为目标的位置。t di分别为传感器Si和传感器S2之间距离和所述距离在水平面的投影，Ri、R2为目标相对于 传感器Si和传感器S2的斜距，巧和巧分别为传感器Si和传感器S2探测的目标的方位角； 巧和A分别为传感器Si和传感器S2探测的目标的俯仰角和。
[0025] 第一种情况：目标和两个传感器在同一水平面上的投影不在同一条直线上时，两 个传感器与目标的相对位置如图2所示。
[002引设S2的海拔高度比Si高，WSi所在的水平面为基准平面，由02向基准平面作投影 0^再由T向基准平面作投影Ti，且AS垂直于TTi，AS为S2所在平面内的目标斜距投影，。 为射线0301与X轴正方向的夹角。由于01、02在大地坐标系下的坐标已知，所Wdi和a为 已知。
[0027]在
根据正弦定理，可得俯视基准平面上的投影H角形边长为：
根据两传感器的俯仰角，可分别得到目标的斜距为：
由此可得目标T在分别W〇1和化为坐标原点的大地坐标系中的坐标为：
第二种情况：目标和两个传感器在同一水平面上的投影在同一条直线上时，两个传感 器与目标的相对位置如图3所示。此时巧=a时，在基准平面的俯视角度上，〇3、T、〇i呈一 直线。此时，射线化〇1与X轴正方向的夹角巧=arccos(%)。 d
[002引根据正弦原理，可得：
[0029] 在使用多站交叉测距的情况下，可W任选两个传感器进行组合，对目标进行定 位；为了提高精度，还可W把传感器两两组合，计算各个组合的H维坐标总定位误差， 选取误差小的传感器组合进行定位。进一步研究发现，根据函数误差计算公式可知， 40" <巧-巧<160?定位误差较小，优选巧-巧最接近90度的传感器组合进行定位。
[0030] 本发明虽然已W较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可W利用上述掲示的方法和技术内容对本发 明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明 的技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案 的保护范围。
【主权项】
1. 一种在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，采用至少两个传感器对目标进行 探测，得到同一目标相对于两个传感器的俯仰角和方位角；然后将目标和所述两个传感器 投影在同一水平面上，根据正弦定理计算目标的空间位置。2. 依据权利要求1所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，在目标不止一 个的情况下，还包括：对所述两个传感器的测量数据进行配对，找出两个传感器对同一目标 的测量数据。3. 依据权利要求2所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，包括：在目标不 止一个的情况下，依据两个传感器对同一目标的观测射线之间距离最小的原则，对传感器 的测量数据进行配对，找出两个传感器来源于同一目标的探测值。4. 依据权利要求1所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，在传感器的数 量大于2的情况下，任取两个传感器的探测值计算目标的空间位置；或者对传感器进行两 两组合，计算各个组合的三维坐标总定位误差，选取误差小的传感器组合进行定位。5. 依据权利要求1所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，采 用传感器S1和S2对目标进行探测，d、Cl 1分别为两传感器之间距离和水平距离， 珥、％和爲、A分别为传感器S1和S2相对于同一目标的方位角和俯仰角；则，在两传感器 和目标在同一水平面上的投影不在同一直线上时，目标在以传感器S1和传感器S2为原点 的大地坐标系中的坐标分别为：6. 依据权利要求3所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，两个传感器对 目标的观测射线之间的距离为：为角度观测单位矢量， (XS1，YS1，ZsI)、（XS2, YS2, Zs2)分别为大地坐标系下两传感器站址坐标，(4,式）、（心2，式）分别为两传感器的探测值。7. 依据权利要求5所述的在干扰环境下的目标定位方法，其特征在于，
【专利摘要】本发明提供一种在干扰环境下的目标定位方法，采用至少两个传感器对目标进行探测，得到同一目标相对于两个传感器的俯仰角和方位角；然后将目标和所述两个传感器投影在同一水平面上，根据正弦定理计算目标的空间位置。
【IPC分类】G01S5/00
【公开号】CN104977559
【申请号】CN201410134538
【发明人】杜思伟, 朱峰, 魏玉龙, 周吉超, 赵启超, 李锐, 唐强, 顾文珊, 杨刚
【申请人】上海机电工程研究所
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月4日