[发明专利]甚短基线光学测量目标定位方法

摘要

本发明公开了一种甚短基线光学测量目标定位方法，属于航天测量与控制领域。该方法依次进行目标定位计算，速度分量计算和精度计算。依据全微分公式，根据测站站址差计算出测量元素，建立基于全微分方程的雷达-光电经纬仪联合定位模型，将经纬仪的高精度测角信息和雷达的高精度测距信息进行数据融合，确定飞行目标的空间位置。

主权项

甚短基线光学测量目标定位方法，其特征在于：具体过程包括如下步骤：步骤一：目标定位计算设经纬仪测得的方位角和俯仰角分别为A1i、E1i，雷达测距为R2i，目标在发射坐标系中的标准位置坐标为xi,yi,zi，x01,y01,z01为第经纬仪站址坐标，x02,y02,z02为雷达站址坐标，由tgA1i=(zi-z01)(xi-x01),R1i=(xi-x01)2+(yi1-y01)2+(zi-z01)2]]>进行微分得dA=1R1icosE1i(sinA1idx0-cosA1idz0)---(1)]]>由sin E1i=(yi-y01)/Rli,Rli=(xi-x01)2+(yi1-y01)2+(zi-z01)2]]>进行微分得dE＝(sinE1i(cosA1idx0+sinA1idz0)‑cosE1idy0)/R1i             (2)式中dx0＝x02‑x01，dy0＝y02‑y01，dz0＝z02‑z01由(1)式和(2)式可得A'2i＝A1i+dAE'2i＝E1i+dE根据几何关系，可建立目标在发射坐标系的位置参数模型为：xyz=R2icosE2i′cosA2i′R2isinE2i′R2icosE2i′sinA2i′+x02y02z02---(3)]]>步骤二：速度分量计算式(3)两侧对时间求导，并记R2i＝R,E′2i＝E,A′2i＝A，可导出速度分量满足如下关系：x.=R.cosEcosA-RE.sinEcosA-RA.sinEsinAy.=R.sinE+RE.cosEz.=R.cosEsinA-RE.sinEsinA+RA.cosEcosA---(4)]]>或x.y.z.=cosEcosA-RsinEsinA-RsinEcosAsinE0RcosEcosEsinARcosEcosA-RsinEsinAR.A.E.---(5)]]>步骤三：精度计算由R,A,E的误差传播到测量系下弹道位置坐标上的误差为Δxc=(∂x∂R)ΔR+(∂x∂A)ΔA+(∂x∂E)ΔE=ΔRcosAcosE+ΔARsinAcosE-ΔERcosAsinE---(4)]]>Δyc=(∂y∂R)ΔR+(∂y∂A)ΔA+(∂y∂E)ΔE=ΔRsinE+ΔERcosE---(5)]]>Δzc=(∂z∂R)ΔR+(∂z∂A)ΔA+(∂z∂E)ΔE=ΔRsinAcosE+ΔARcosAcosE-ΔERsinAsinE---(6)]]>其中ΔR,ΔA,ΔE分别为R,A,E上的误差，记σR2,σA2,σE2分别为R,A,E误差的方差.用矩阵表示为ΔXc=ΔxcΔycΔzc=cosAcosE-RsinAcosERcosAsinEsinE0RcosEsinAcosERcosAcosE-RsinEsinAΔRΔAΔE---(7)]]>记测元误差传播到测量系下弹道位置参数的传播矩阵为G=cosAcosE-RsinAcosE-RcosAsinEsinE0RcosEsinAcosERcosAcosE-RsinAsinE]]>则测量系下弹道位置参数的协方差矩阵为COV(ΔXc)=G·diag(σR2,σA2,σE2)·GT=^σxc2σxcycσxczcσycxcσyc2σyczcσzcxcσzcycσzc2---(8)]]>其中σxc2=σR2cos2Acos2E+σA2R2sin2Acos2E+σE2R2cos2Asin2Eσyc2=σR2sin2E+σE2R2cos2Eσzc2=σR2sin2Acos2E+σA2R2cos2Acos2E+σE2R2sin2Asin2E]]>σxcyc=σR2cosAcosEsinE-σE2R2cosAsinEcosEσxczc=σR2sinAcosAcos2E-σA2R2sinAcosAcos2E+σE2R2sinAcosAsin2Eσyczc=σR2sinAcosEsinE-σE2R2sinAsinEcosEσycxc=σxcycσzcxc=σxczcσzcyc=σyczc]]>测元误差传播到发射系下位置参数的误差为ΔX=ΔxΔyΔz=MΔXc=MGΔRΔAΔE---(9)]]>其中M＝(mij)3*3为测量系到发射系的变换矩阵.则发射系下弹道位置参数的协方差为σx2=m112σxc2+m122σyc2+m132σzc2+2m11m12σxcyc+2m11m13σxczc+2m12m13σyczcσy2=m212σxc2+m222σyc2+m232σzc2+2m21m22σxcyc+2m21m23σxczc+2m22m23σyczcσz2=m312σxc2+m322σyc2+m332σzc2+2m31m32σxcyc+2m31m33σxczc+2m32m33σyczc---(10)]]>