一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法与流程

本发明属于指挥控制技术领域，涉及一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法。

背景技术：

舰载无人机(unmannedaerialvehicle，uav)系统作为无人飞行器与舰艇平台及其装备相结合的新事物，已成为一支功能日趋全面的作战力量，越来越受到各国军方的重视。相比于有人舰载机，舰载无人机具有轻便、灵活、更机动的特点，它的出现为海上作战提供了一种灵活、高效、低风险的战场感知和战斗应用平台。通过舰载无人机，可实现对目标协同定位与跟踪，提高水面舰艇的远程感知能力。利用光电系统的目标运动分析处理系统，对舰载无人机光电系统测量的目标高低角、方位角，以及无人机自身平台的航向、速度、高度、机载gps提供的经纬度等信息进行合理解算，实现对陆、海上目标的定位与跟踪。基于角度信息的目标运动分析(btma)是指在不使用向外辐射能量的设备情况下，仅利用获取的目标角度信息对目标的运动状态参数(初始距离、速度、航向等)进行解算的过程。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，该方法通过舰载无人机对目标的角度测量信息，对陆上、海上运动目标进行运动要素求解，精度满足舰载无人机对目标的定位跟踪要求。

本发明所采用的技术方案是，一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，具体包括如下步骤：

步骤1，建立基于角度信息的目标运动分析算法数学模型，在目标定位中，将无人机此时的坐标作为相对地理坐标系的原点，x轴指向东，y轴指向北，z轴垂直xy平面指向天顶；

步骤2，测定目标方位角和目标俯仰角；

步骤3，构建极小化目标函数；

步骤4，求得目标的实时距离d。

本发明的特点还在于：

步骤2的具体过程为：

记d1、km、φm、vm为目标初始距离、航向、俯冲角和速度，目标作匀速直线运动，无人机的航向为kw、速度为vw、俯冲角为φw分别记β1，β2，…βk；ε1，ε2，…εk为t1，t2，…tk时刻无人机测得的目标方位角和目标俯仰角。

d1，km，φm，vm能唯一确定目标的轨迹。

步骤3的具体过程为：

经过k次观测，基于最小二乘估计原理，构建如下极小化目标函数。

步骤4的具体过程为：

根据xk，可实现对目标航向km，俯冲角εm，速度vm的运动参数的估计。同时根据初始距离，可求出对目标x，y，z方向实时距离dx，dy，dz，从而求出实时距离d。

本发明的有益效果是：本发明基于通过舰载无人机对陆、海上目标定位跟踪，建立目标运动模型，并根据目标运动特性，构建等式，利用最小二乘法，对目标角度信息解算，求得目标初始距离、航向及速度，以便对其进行定位跟踪，并通过仿真验证，对计算信息进行误差分析。

附图说明

图1是本发明一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法中目标运动的几何态势图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，参见图1，具体包括如下步骤：

步骤1，建立基于角度信息的目标运动分析算法数学模型，在目标定位中，将无人机此时的坐标作为相对地理坐标系的原点，x轴指向东，y轴指向北，z轴垂直xy平面指向天顶。

步骤2，记d1、km、φm、vm为目标初始距离、航向、俯冲角和速度，目标作匀速直线运动。无人机的航向为kw、速度为vw、俯冲角为φw分别记β1，β2，…βk；ε1，ε2，…εk为t1，t2，…tk时刻无人机测得的目标方位角和目标俯仰角。(d1，km，φm，vm)能唯一确定目标的轨迹。

步骤3，经过k次观测，基于最小二乘估计原理，构建如下极小化目标函数。

为求得目标运动参数vmx、vmy、vmz和d1，分别对其求偏导，最终求得表目标方位、俯仰测量的精确值。

步骤4，利用上面推导得出的递推格式，便可唯一确定目标相对运动参数，根据求得的xk，可实现对目标航向km，俯冲角εm，速度vm的运动参数的估计。同时根据初始距离，可求出对目标x，y，z方向实时距离dx，dy，dz，从而求出实时距离d。

技术特征：

1.一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，建立基于角度信息的目标运动分析算法数学模型，在目标定位中，将无人机此时的坐标作为相对地理坐标系的原点，x轴指向东，y轴指向北，z轴垂直xy平面指向天顶；

步骤2，测定目标方位角和目标俯仰角；

步骤3，构建极小化目标函数；

步骤4，求得目标的实时距离d。

2.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

记d1、km、φm、vm为目标初始距离、航向、俯冲角和速度，目标作匀速直线运动，无人机的航向为kw、速度为vw、俯冲角为φw分别记β1，β2，…βk；ε1，ε2，…εk为t1，t2，…tk时刻无人机测得的目标方位角和目标俯仰角。

3.根据权利要求2所述的一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，其特征在于：所述d1，km，φm，vm能唯一确定目标的轨迹。

4.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：

经过k次观测，基于最小二乘估计原理，构建如下极小化目标函数。

5.根据权利要求1所述的一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为：

根据xk，可实现对目标航向km，俯冲角εm，速度vm的运动参数的估计。同时根据初始距离，可求出对目标x，y，z方向实时距离dx，dy，dz，从而求出实时距离d。

技术总结
本发明公开了一种舰载侦察较射无人机起降阶段目标跟踪方法，具体包括如下步骤：步骤1，建立基于角度信息的目标运动分析算法数学模型，在目标定位中，将无人机此时的坐标作为相对地理坐标系的原点，X轴指向东，Y轴指向北，Z轴垂直XY平面指向天顶；步骤2，测定目标方位角和目标俯仰角；步骤3，构建极小化目标函数；步骤4，求得目标的实时距离D。本发明通过舰载无人机对目标的角度测量信息，对陆上、海上运动目标进行运动要素求解，精度满足舰载无人机对目标的定位跟踪要求。

技术研发人员：石李鹏;廖新涛
受保护的技术使用者：西安羚控电子科技有限公司;中国电子科技集团公司第五十四研究所;中国人民解放军海军大连舰艇学院
技术研发日：2019.11.05
技术公布日：2020.04.10