[发明专利]一种弹载线阵激光成像引信快速仿真方法

权利要求书

1.一种弹载线阵激光成像引信快速仿真方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、建立目标坐标系；

以目标几何中心为原点，取OX_t轴为目标移动方向，建立右手三维直角坐标系OX_tY_tZ_t；若目标静止，规定目标坐标系OX_tY_tZ_t为全局坐标系，记作OX_gY_gZ_g；

步骤二、建立导弹坐标系；

以线阵激光成像引信发射光学视场中心为原点，取OX_m轴沿导弹纵轴向前，OY_m轴垂直于导弹纵向对称平面内的轴线，建立直角坐标系OX_mY_mZ_m；

步骤三、建立线阵激光成像引信发射模型；

对于线数为n线、视场角为Θ的线阵激光成像引信，角度均分的情况下，激光相邻发射单元间的角分辨率为Θ/n；取激光发射视场中心到每束激光的视场中心的连线为该束激光的发射方向，用射线模拟每束激光的发射；定义激光束发射方向与发射平面中心线之间的夹角为θ_i，其中i＝1,2…n，θ_i与激光线数n、视场角Θ的关系如下：

在激光发射平面中，每束激光的发射方向矢量为在导弹飞行过程中，当激光发射平面与大地坐标水平面方向夹角为α，则在导弹坐标系OX_mY_mZ_m中，每束激光的发射方向矢量表示为：

式中，i＝1,2…n；式(1)、(2)即为建立的线阵激光成像引信发射模型；

步骤四、建立弹目交会模型；

在导弹与目标交会过程中，导弹的姿态变化会引起导弹坐标系的旋转；定义坐标系绕OX_m轴旋转角度γ，绕OY_m轴旋转角度ψ，绕OZ_m轴旋转角度ε；其中γ、ψ和ε分别称为滚转角、偏航角和俯仰角；

坐标旋转矩阵如下：

于是，导弹坐标系与全局坐标系之间的转换关系为：

根据式(6)的坐标转换关系，建立弹目交会模型；

步骤五、建立线阵激光成像引信接收模型；

线阵激光成像引信的发射重频为f(Hz)，则步骤三中代表激光的射线，每隔1/f秒返回一次距离信息；则经过t秒，返回个距离信息，其中表示向下取整；若目标距离信息大于线阵激光成像引信的最大探测距离，则舍弃；每个距离信息为：

d_j＝[S₁ S₂…S_n]^T (7)

其中j＝1,2…m；线阵激光成像引信接收到的所有距离信息d_j按时间顺序组成距离信息矩阵D＝[d₁ d₂…d_m]，即实现建立线阵激光成像引信接收模型；

步骤六、坐标变换生成点云；

将步骤五得到整个弹目交会过程的距离信息，经过次扫描，将有效射线的距离信息从导弹坐标系转换到全局坐标系下，生成一次弹目交会过程中弹载线阵激光成像引信快速仿真点云数据；

定义弹体平台的飞行速度为v(m/s)，经过次扫描，得到N＝m×n个点，则将输出数据转换为全局坐标系下的点云为：

将有效射线的距离信息从导弹坐标系转换到全局坐标系下，生成弹载线阵激光成像引信快速仿真点云数据；

步骤七、变换参数多次仿真；

根据步骤一至步骤六，针对不同线数、不同角分辨率的线阵激光成像引信进行不同起始位置、飞行速度、攻击角、脱靶量、交会角度、脱靶方位、滚转角、偏航角、俯仰角等交会姿态下的快速仿真，高效生成多种交会姿态下的弹载线阵激光成像引信仿真点云数据集，并将所述弹载线阵激光成像引信仿真点云数据集应用于实时弹目交会下稀疏点云目标特征提取神经网络的训练，进而提高弹载线阵激光成像引信精细化探测性能和目标识别准确率。