[发明专利]全捷联激光导引头在目标出线性视场情况下角度测量方法

说明书

本发明属于全捷联半主动激光导引头领域，具体涉及一种全捷联半主动激光导引头在目标出线性视场情况下的角度测量方法；本发明通过融合最近一帧目标在线性视场时的目标角度信息，以及该时刻与目标出线性视场或出视场时刻之间的GPS与惯导姿态角增量信息，实时估计和测量出目标相对导引头光轴的角度。本发明能够解决全捷联半主动激光导引头目标出线性视场或目标出视场情况下的测角问题，对全捷联半主动激光制导武器的研制具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于全捷联半主动激光导引头领域，具体涉及一种全捷联半主动激光导引头在目标出线性视场情况下的角度测量方法，可在目标反射激光光斑处于探测器非线性区或出视场情况下，实时估计和测量目标相对捷联激光导引头光轴的俯仰角和偏航角，为弹上制导控制系统提供目标角度测量信息，应用于捷联半主动激光制导导弹或炸弹等制导武器。

背景技术

半主动激光导引头分为平台式半主动激光导引头和全捷联半主动激光导引头，均采用四象限探测器测量目标反射激光光斑的位置和角度。但是，只有当目标位于探测器的线性视场内时才能精确测出目标的位置和角度。传统平台式激光导引头有一个用于稳定目标视线指向的稳定控制平台，该平台是一套由惯性测量部件(陀螺)、四象限探测器和动态随动控制部件组成的复杂精密控制系统，能够隔离导引头姿态运动对目标指向的影响，确保平台的轴线始终指向目标，确保目标处于四象限探测器的线性区。由于该平台的成本较高、体积较大，制导控制领域开始研究全捷联激光导引头，取消整个指向稳定的控制平台，直接将四象限探测器固联在导引头内部支架上。全捷联激光导引头的优点是结构简单、成本低、体积小、易于实现，是激光导引头的重要方向之一，缺点之一是探测器随弹体进行姿态运动，四象限探测器容易受到扰动而偏离目标，导致目标出线性视场甚至出视场情况的出现。因此，目标在非线性视场或出视场情况下的全捷联半主动激光导引头测角问题，是制约全捷联半主动激光导引头全面应用的瓶颈之一。

发明内容

针对全捷联半主动激光导引头无法在非线性视场或视场外直接测量目标角度的问题，本发明提供了一种全捷联激光导引头在目标出线性视场情况下的测角方法，即利用四象限探测器测角信息、弹上GPS和惯导姿态角增量信息，通过信息融合实时计算出目标相对于导引头光轴的俯仰角和方位角。

实现本发明需要用到的已知信息包括：装订的目标位置(经度λ_T，纬度L_T，高度h_T)；弹上GPS获取的t₀时刻导弹位置(经度λ₀，纬度L₀，高度h₀)，弹上惯导获取的t₀时刻导弹姿态(俯仰角ψ₀，方位角滚动角γ₀)，其中ψ₀、γ₀为t₀时刻弹体坐标系相对地理坐标系的2-3-1顺序欧拉角，t₀时刻导引头测出的目标俯仰角ε₀和方位角θ₀；弹上GPS获取的t₁时刻导弹位置(经度λ₁，纬度L₁，高度h₁)，弹上惯导获取的t₁时刻导弹姿态(俯仰角ψ₁，方位角滚动角γ₁)，其中，ψ₁、γ₁为t₁时刻弹体坐标系相对地理坐标系的2-3-1顺序欧拉角。

涉及的坐标系包括：