基于映射矩陣的單平臺射向快速估計(jì)算法

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1、第29卷第5期航天電子對抗1基于映射矩陣的單平臺射向快速估計(jì)算法酈彤，吳京，盛衛(wèi)東，武立華，郭靖(國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長沙410073)摘要：針對基于彈道切割模型的單平臺僅測角射向估計(jì)效率低的問題，提出了一種基于映射矩陣的射向快速估計(jì)算法。首先，介紹了基于彈道切割模型的射向估計(jì)的基本原理，分析了該算法的不足。其次，以一個(gè)切割平面為基準(zhǔn)，研究了其它切割平面與該基準(zhǔn)平面的映射關(guān)系，進(jìn)一步建立了映射矩陣。接下來，基于映射矩陣提出了射向估計(jì)的快速算法。蒙特卡羅仿真結(jié)果表明，該算法的射向估計(jì)精度與原算法基本相當(dāng)，但計(jì)算效率提高了近6倍。關(guān)鍵詞：射向估計(jì)；單平臺

2、；切割平面；映射矩陣中圖分類號：TN971文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AAfastheadingestimationalgorithmofonlyanglemeasurementonsingleplatformbasedonmappingmatrixLiTong，WuJing，ShengWeidong，WuLihua，GuoJing(CollegeofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，Hunan，China)Abstract：Aimingatlow

3、efficiencyofheadingestimationonsingleplatform，afastheadingestimationalgorithmbasedonthemappingmatrixisproposed．Firstly，thefundamentaloftheheadingestimationbasedonacuttingplaneisintroduced，andtheshortageofalgorithmisanalyzed．Secondly，theinternalrelationofeachcuttingplaneisestablished。an

4、dthemappingalgorithmamongeverycuttingplaneisstructured．Thirdly，afastheadingestimationisproposedbasedonthemappingmatrix．Monte-Carlosimulationresultsshowthattheefficiencyoftheheadingestimationisimprovedintheconditionofthesameaccuracy．Keywords：headingestimation；singleplatform；cuttingplane

5、；mappingmatrixO引言天基光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，如DSP、STSS等，作為戰(zhàn)略防御體系的重要組成部分，具有覆蓋范圍廣、定位精度高、隱蔽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已越來越受到各國關(guān)注[1]。受星座規(guī)模、傳感器視場角等因素限制，天基光學(xué)跟蹤系統(tǒng)對目標(biāo)的觀測條件通常為單星觀測。星載紅外傳感器只能獲得目標(biāo)的到達(dá)角和輻射強(qiáng)度信息，無距離信息，對目標(biāo)定位來說，屬于僅測角觀測r引。因此，研究單平臺僅測角觀測條件下的射向估計(jì)在天基光學(xué)跟蹤系統(tǒng)中具有重要的意義。目前主要有兩類射向估計(jì)算法，一類需要彈道模板支持嘲，另一類則不依賴彈道模板‘4

6、。后者中一種收稿日期：2013—05—13,2013—

7、06～15修回。作者簡介：酈彤(1988一)，男，碩士，研究方向?yàn)榭臻g信息獲取與處理技術(shù)。有代表性的方法是基于彈道切割模型的射向估計(jì)方法口]。該方法通過對彈道作一定的假設(shè)，建立彈道切割模型，實(shí)現(xiàn)射向估計(jì)。該算法由于不需要彈道模板支持，已越來越受到重視。但研究表明，此算法由于需要搜索每一個(gè)彈道切割平面，存在計(jì)算效率低的問題，制約了算法的實(shí)際應(yīng)用。為此，本文研究了不同切割平面間的內(nèi)在關(guān)系，提出了一種基于映射矩陣的射向快速估計(jì)算法，提高了射向估計(jì)效率。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該算法的有效性。1基于彈道切割模型的射向估計(jì)射向估計(jì)首先需要建立合理的目標(biāo)運(yùn)動模型。彈道導(dǎo)彈目標(biāo)受重力、推力

8、、控制力、氣動力等多種因素的影響，運(yùn)動模型非常復(fù)雜[6]。目前，常用的運(yùn)動模型有多項(xiàng)式模型、重力轉(zhuǎn)彎模型、動力學(xué)模型等，不同模型的計(jì)算復(fù)雜度和精度有～定差別。本文采用的是一種考慮重力因素的改進(jìn)的十二態(tài)多項(xiàng)式模型[7]。設(shè)狀2航天電子對抗2013(5)態(tài)變量為：x=(rT，÷T，≯T，‘FT)T，其中r=(z1，X2，z3)、聲=(z4，zs，z6)、≯=(z7，X8，z9)、‘產(chǎn)‘=(zlo，z11，z12)分別表示位置、速度、除重力作用之外的其它力產(chǎn)生的加速度、加加速度。則有狀態(tài)方程：Zl—X4Z2一X5Z3——X6主4=X7一口z1／I主5=z8一弘z2／f