[发明专利]机载平台协同综合传感器系统马尔科夫链误差传递模型

权利要求书

1.一种机载平台协同综合传感器系统马尔科夫链误差传递模型，包括：目标相对于探测机载平台的雷达球坐标系节点、雷达直角坐标系节点、探测机载平台直角坐标系节点、地理直角坐标系节点、目标相对于地心地固坐标系节点、AF制导惯性坐标系节点、mP目标惯性坐标系节点、mP目标直角坐标系节点和mP目标视线坐标系节点，其特征在于：机载综合传感器探测节点通过发射平台节点传输探测信息和探测机载平台参数信息，每个节点将最后采样时刻的目标状态信息传递给下一个被激活簇的节点，激活并通知协同平台簇内节点加入跟踪过程；综合传感器探测系统分别从探测机载平台角度、发射平台角度和飞行器平台角度考虑，给出飞行器目标指示误差的误差源因素及其马尔科夫链误差传递模型；综合传感器探测系统根据探测机载平台输入的目标相对于探测机载平台参数、探测误差、导航误差和发射时刻发射载机惯性坐标系与飞行器惯性坐标系之间对准误差的四类误差，建立从目标相对于探测机载平台的雷达球坐标系起点、雷达直角坐标系节点1、探测机载平台直角坐标系节点2、地理直角坐标系节点3、目标相对于地心地固坐标系节点4到目标相对于飞行器平台mP视线坐标系终点的马尔科夫链误差传递模型，求解马尔科夫链误差传递模型；飞行器平台mP按输入的mP姿态参数和目标相对于地心地固坐标系计算得到的AF制导惯性坐标系、mP目标惯性坐标系、mP目标直角坐标系和mP目标视线坐标系构成的数据传输路径，将方和根误差作为衡量目标跟踪过程性能的指标，推导得出四类误差源引起的目标方位角误差和俯仰角误差的目标指示误差；

飞行器平台mP按输入的mP姿态参数和目标相对于地心地固坐标系计算得到的AF制导惯性坐标系、mP目标惯性坐标系、mP目标直角坐标系和mP目标视线坐标系构成的数据传输路径，选方和根误差作为衡量目标跟踪过程性能的指标，推导得出四类误差源引起的目标方位角误差和俯仰角误差的目标指示误差；

机载综合传感器系统根据已知m个不同量的传感器测量结果x,y,…,μ以及其对应的标准差σ_x,σ_y,…,σ_μ，在一系列坐标转换过程中，求解非线性函数的标准差建立多变量、线性和非线性误差传递模型；

机载综合探测传感器系统根据马尔科夫链误差传递模型，建立四类误差的误差链的传递模型，每个环节上的节点精度只受到上一个环节的影响，即上一个节点数据的精度P_上一节点，以及由上一个节点到下一个节点传递的时间差τ两个变量的影响，P_当前节点＝f(P_上一节点，τ)，f表示从上一个节点到当前节点的传递函数；

在探测机载平台雷达载机球坐标系转换为探测机载平台机载雷达直角坐标系中，目标节点坐标(x_c2、y_c2、z_c2)在探测机载平台直角坐标系上的投影为

将上式做全微分，得到目标相对于探测机载平台的机载直角坐标系误差，假设天线安装误差忽略不计情况下等同于目标相对于探测机载平台的直角坐标系均方根误差列向量[δx_c21 δy_c21 δz_c21]^T＝[δx_c2 δy_c2 δz_c2]^T；目标相对于探测机载平台的机载直角坐标系均方根误差列向量[δx_c2 δy_c2 δz_c2]^T＝M[δ_TR δ_Tb δ_Ta]^T

矩阵

然后对矩阵M中每个元素求平方后得到矩阵(M)^2，式中，R_cm为目标距探测机载平台的距离；θ_cm为机载雷达的方位角；为机载雷达的高低角；[δ_TR δ_Tb δ_Ta]表示平台载机极坐标系中测量精度用测距误差、测方位角误差、测俯仰角误差；T表示矩阵转置；

目标从探测机载平台的机载直角坐标系转换到探测机载平台的地理坐标系转换矩阵为

根据误差传递理论，对矩阵中每个元素求平方后得到的矩阵目标在探测机载平台的机载直角坐标系误差传递到探测机载平台地理坐标系内的方差为：通过从探测机载平台的机载直角坐标系到探测机载平台地理坐标系转换，最终叠加到目标相对探测机载平台地理坐标系的位置误差上，然后将做全微分，得δx_c32、δy_c32、δz_c32，

得到为目标相对于探测机载平台的地理坐标系误差方差；

式中，(β_cm,ε_cm,γ_cm)，分别表示探测机载平台偏航角、俯仰角和横滚角，(Matrix)^2表示对括号里的矩阵中每个元素求平方；

根据探测机载平台经度、纬度(L_cm,B_cm)，从探测机载平台的地理坐标系转换到地心地固坐标系转换矩阵为

根据误差传递理论，目标在探测机载平台的地理坐标系的误差传递到地心地固坐标系内的方差为：

通过从探测机载平台的地理坐标系到地心地固坐标系转换，最终叠加到目标相对探测机载平台地理坐标系的位置误差上，将做全微分，可得δx_e2、δy_e2、δz_e2，

可得为目标相对于地心地固坐标系的误差方差；

根据AF发射制导惯性坐标系到导弹惯性坐标系转换矩阵目标在mP飞行器惯性坐标系的位置矢量[x_mg y_mg z_mg]^T和目标在AF发射制导惯性坐标系的位置矢量[x_PA y_PA z_PA]^T，采用制导惯性坐标系转换到弹体惯性坐标系转换公式将制导惯性坐标系转换到弹体惯性坐标系；

AF发射制导惯性坐标系到飞行器惯性坐标系转换矩阵

其中，为AF发射制导惯性坐标系与导弹惯性坐标系传递对准的失准角，若AF发射制导惯性坐标系转换到弹体惯性坐标系的传递对准的失准角误差为0，目标在AF发射制导惯性坐标系误差传递到mP弹体惯性坐标系的方差为：

通过从AF发射制导惯性坐标系转换到弹体惯性坐标系转换，最终叠加到目标相对到mP弹体惯性坐标系的位置误差上；

从弹体直角坐标系转换到视线坐标系的转换矩阵为

目标在视线坐标系下位置坐标[x_v y_v z_v]^T；目标在弹体坐标系下的位置坐标为[x_mb y_mbz_mb]^T；

对γ1和γ2求偏微分,得

目标在弹体直角坐标系的误差传递到视线坐标系的方差为：

对上式左边列向量的每一个元素求算术平方根得到均方根误差[δr₁ δr₂]^T；[δr₁ δr₂]^T为目标相对于视线坐标系的均方根误差，δr₂为导引头指向方位角误差，δr为导引头指向俯仰角误差。

2.如权利要求1所述的机载平台协同综合传感器系统马尔科夫链误差传递模型，其特征在于：平台载机极坐标系中测量精度用测距误差δ_TR、测方位角误差δ_Ta、测俯仰角误差δ_Tb来描述；探测机载平台姿态角误差为探测机载平台偏航角误差δβ_cm、俯仰角δε_cm、探测机载平台横滚角误差βγ_cm、来描述；探测机载平台载机空间误差由载机探测机载平台导航系统产生，探测机载平台的空间定位误差采用经度误差δL_cm、维度误差δB_cm、高度误差δH_cm来度量。