[发明专利]一种低空慢速小目标探测与拦截系统标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低空慢速小目标探测与拦截系统标定方法。

背景技术

低空慢速小目标探测与拦截系统综合运用红外视频图像处理技术、目标数据融合、伺服控制技术，防空指挥控制中的通信技术等，对可疑的低空慢速小目标进行搜索、跟踪、识别和拦截，包括指挥控制系统、目标探测系统和目标拦截系统。系统采用分布式部署方案，由于部署的相对距离比较近，一般采用系统单独标定和误差补偿的方式实现系统的坐标统一。这种标定方法虽然简单，但是很难满足系统高精度的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低空慢速小目标探测与拦截系统标定方法，利用设备的相对位置关系，通过空间极坐标和直角坐标的转换，实现探测和拦截系统的坐标统一，提高系统的跟踪精度。

本发明的技术方案如下：

一种低空慢速小目标探测与拦截系统标定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)探测设备与拦截设备俯仰调零，探测设备首先将转塔水平面调零，然后通过在东西南北方向树立标杆校正红外设备的俯仰零点；拦截设备通过水平仪调整转塔的平面，即拦截设备的俯仰零点；

(2)利用激光测距仪和全站仪分别测量拦截设备相对于探测设备的位置关系，将拦截设备转换到探测设备的坐标空间中，以X轴对于正北；

(3)选取一个典型目标，测量目标相对于探测设备的方位、俯仰和斜距，并用模型转换后的值标定拦截设备的方位零点，完成系统的初步标定；

(4)选取十个典型的静态目标，探测设备和拦截设备分别测量目标的方位、俯仰和斜距，计算模型转换后的静态误差；

(5)分析误差的规律，修正坐标转变模型；

(6)完成静态标定后，进行动态目标的实时跟踪，验证系统的动态跟踪精度。

本发明利用空间几何知识和误差补偿相关知识，将探测设备和拦截设备转换到统一的三维直角坐标系。通过测量拦截设备相对探测设备的方位，俯仰和距离，计算拦截设备相对于探测设备的空间几何坐标，建立目标从探测设备到拦截设备的坐标转换模型。通过空间极坐标和直角坐标的转换，实现探测和拦截系统的坐标统一，同时，采用多点求平均值的方法修正模型，提高系统的精度。

附图说明

图1所示为空间坐标转换的原理图

具体实施方式

本发明将探测设备和拦截设备转换到统一的三维直角坐标系，通过测量拦截设备相对探测设备的方位，俯仰和距离，计算拦截设备相对与探测设备的空间几何坐标，建立目标从探测设备到拦截设备的坐标转换模型。同时，采用多点求平均值的方法修正模型，提高系统的精度。具体包括以下步骤：

(1)探测设备与拦截设备俯仰调零，探测设备首先将转塔水平面调零，然后通过在东西南北方向树立标杆校正红外设备的俯仰零点；拦截设备通过水平仪调整转塔的平面，即拦截设备的俯仰零点；

(2)利用激光测距仪和全站仪分别测量拦截设备相对于探测设备的位置关系，将拦截设备转换到探测设备的坐标空间中，以X轴对于正北；

(3)选取一个典型目标，测量目标相对于探测设备的方位、俯仰和斜距，并用模型转换后的值标定拦截设备的方位零点，完成系统的初步标定；

(4)选取十个典型的静态目标，探测设备和拦截设备分别测量目标的方位、俯仰和斜距，计算模型转换后的静态误差；

(5)分析误差的规律，修正坐标转变模型；

(6)完成静态标定后，进行动态目标的实时跟踪，验证系统的动态跟踪精度。

以下以一套探测设备和一套拦截设备为例，说明本发明坐标标定的原理。

图1所示为空间坐标转换的原理图。

拦截设备和探测设备的位置如图1所示，图1中以探测设备为空间坐标原点，X轴表示正北方向，可以通过数字罗盘定北。拦截设备处于探测设备的空间坐标中。β表示拦截设备在水平面投影相对于X轴方位角度，α表示拦截设备相对与探测设备的俯仰角。根据实际部署系统的位置关系，采用光学互瞄方式确定角度关系，距离D标定采用激光测距仪。α、β和D作为标定参数带入系统的修正模型，并采集10个典型的静态目标点，计算系统的误差补偿值。补偿值通过坐标模型转换值与拦截设备实测值的平均值得到。