宋麗瓊 王雪 王云龍 李永強 丁帥

摘 要：本文對基于絕對標定方法的目標坐標轉(zhuǎn)換進行了精度分析。首先對絕對標定的導引流程進行了分析，然后對流程中每個坐標轉(zhuǎn)換步驟中所需的數(shù)據(jù)信息和轉(zhuǎn)換方法進行了說明，最后通過對一條航路進行仿真，得到的仿真結果為工程應用提供了理論支撐。

關鍵詞：絕對標定;目標導引

兩個武器系統(tǒng)之間的目標導引方法有很多，但不論何種導引方法，傳感器測量誤差的客觀因素使得目標導引存在誤差，影響導引精度。本文對基于絕對標定的目標導引精度進行分析。

1 絕對標定的前提條件

指揮車發(fā)現(xiàn)目標的數(shù)據(jù)通過絕對標定導引給發(fā)射車。絕對標定所需的前提條件有：

1）指揮車和發(fā)射車的經(jīng)度、緯度和高程;

2）指揮車和發(fā)射車的航向角、橫滾角、縱搖角;

3）指揮車探測目標的方位角、高低角和距離。

2 絕對標定的導引流程

1）目標在指揮車車體坐標系下的球坐標轉(zhuǎn)換到在指揮車車體坐標系下的直角坐標;

2）目標在指揮車車體坐標系下的直角坐標轉(zhuǎn)換到在指揮車水平坐標系下的直角坐標;

3）目標在指揮車水平坐標系下的直角坐標通過絕對標定轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車水平坐標系下的直角坐標;

4）目標在發(fā)射車水平坐標系下的直角坐標轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車車體坐標系下的直角坐標;

5）目標在發(fā)射車車體坐標系下的直角坐標轉(zhuǎn)換到在發(fā)射車車體坐標系下的極坐標。

3 坐標轉(zhuǎn)換

1）指揮車體球坐標到指揮車直角坐標

目標在指揮車的車體極坐標：方位角，高低角，斜距離。在三維直角坐標系下，根據(jù)基本的三角公式和空間立體知識，可獲得目標在指揮車車體直角坐標系下坐標。

2）指揮車體直角坐標到指揮車水平直角坐標

指揮車的車體姿態(tài)信息：航向角、橫滾角、縱搖角。目標在指揮車車體直角坐標，通過相應坐標平面的旋轉(zhuǎn)，獲得目標在指揮車的水平直角坐標。

3）絕對標定

指揮車的位置信息：經(jīng)度、緯度、高程;發(fā)射車的位置信息：經(jīng)度、緯度、高程。通過經(jīng)緯度到地心坐標系的轉(zhuǎn)換，可獲得指揮車在發(fā)射車的水平直角坐標。再根據(jù)上一步目標在指揮車的水平直角坐標，則可以獲得目標在發(fā)射車的水平直角坐標。

4）發(fā)射車水平直角坐標到發(fā)射車體直角坐標

發(fā)射車的車體姿態(tài)信息：航向角、橫滾角、縱搖角。該過程與2）過程相逆，可得到目標在發(fā)射車的車體直角坐標。

5）發(fā)射車體直角坐標到發(fā)射車體極坐標

該過程與1）過程相逆，可得到目標在發(fā)射車的車體極坐標：方位角，高低角，斜距離。

4 導引精度仿真與分析

通過2，可看出基于絕對標定的目標導引需要的測量裝置有：發(fā)射車和指揮車的定位裝置和姿態(tài)測量裝置。

假定指揮車和發(fā)射車的真實姿態(tài)信息均為0，指揮車的位置（105.64359443，38.75940665，1444.9），發(fā)射車的位置（105.642677，38.758858，1445）。

目標航路的特征為：起始點為（5000，5000，1000），速度為（-80，-60，0，）。

情況一：當經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標的角精度3mil，距離精度5m。

情況二：當經(jīng)緯度的精度為5″，高程的精度5m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標的角精度3mil，距離精度5m。

情況三：當經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度10mil;指揮車探測目標的角精度3mil，距離精度5m。

情況四：當經(jīng)緯度的精度為1″，高程的精度1m，姿態(tài)的精度3mil;指揮車探測目標的角精度10mil，距離精度15m。

根據(jù)上述四種情況，對方位角、高低角的平均誤差和絕對誤差進行統(tǒng)計，如下表。

情況二與情況一對照，只有武器平臺的經(jīng)緯度高程測量精度不同，可看出情況二的目標方位角和高低角的誤差均值相比情況一要大，而該誤差值基本可看作系統(tǒng)誤差。情況三與情況一對照，只有武器平臺的姿態(tài)測量精度不同，可看出情況二的目標方位角的誤差均值相比情況一要大，而該誤差值基本可看作系統(tǒng)誤差。情況四與情況一對照，方位角和高低角的均值大體相同，均方差變大;斜距離的均方差變化大。

5 總結

本文對基于絕對標定的目標導引精度進行了仿真分析，可以得武器系統(tǒng)的經(jīng)緯度高程測量精度和姿態(tài)測量精度在一定范圍內(nèi)，方位角和高低角的誤差均值基本為固定值，可通過前期試驗進行系統(tǒng)誤差修正，從而提高導引精度;武器系統(tǒng)的搜索探測精度會影響目標導引精度的穩(wěn)定性。這些結論為工程目標導引的應用提供了理論支撐，并具有一定的指導作用。

參考文獻

[1]趙凱，楊維，石德乾，李才葆.自行裝備間目標指示與導引精度分析[J].火炮發(fā)射與控制學報，2009.

[2]鮑建寬.坐標轉(zhuǎn)換的方法及應用[J].現(xiàn)代測繪，201509.

[3]梁月吉，謝劭峰，龐光峰.基于Matlab的坐標轉(zhuǎn)化程序設計[J].地理空間信息，201402.

[4]宋麗瓊，李永強，張建偉，王雪，晉超瓊.基于反覘標定的目標導引精度分析[j].科技新時代，201808.

[5]羅泳.淺談平面坐標系間的轉(zhuǎn)換及程序設計[J].江西測繪，201504.

作者簡介：

宋麗瓊，1989年8月，女，漢族，山西長治人，工程師，現(xiàn)工作于北方自動控制技術研究所，研究方向為武器系統(tǒng)仿真分析。