CN113552895B - 基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法，该判决方法包括以下步骤：（1）遥外时间对齐，（2）遥测数据向外测数据对齐，（3）计算引力加速度在径向和地球旋转方向的分量，（4）计算空间目标点的重力加速度，（5）计算地球自转角速度在发射坐标系各轴的投影，（6）对中断点

的位置进行修正。本发明提供的基于外测速度的箭上姿态角情况判决方法基于遥外融合、内外互补的基本思想，应用遥测视加速度对外测加速度进行计算，利用运动学基本原理对中断点弹道信息进行校正。

Description

基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法

技术领域

本发明涉及航天外弹道处理技术领域，具体涉及基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法。

背景技术

航天指控中心是地面外测信息、箭上遥测信息交互、处理、转发的核心枢纽，是支撑外围测量设备、外围决策系统和箭上安全控制不可或缺的重要组成部分，其中又数外弹道信息最为重要，其精度对设备引导、指挥决策和地面安控等具有很大影响，未来新形势、新技术、新状态都对外弹道精度提出了更高的要求。

指控中心的光学交汇、脉冲雷达、多测速等外弹道由于测量环境、设备性能或偶发故障可能会出现中断点，中断点的出现直接影响指显系统的显示效果，其次可能导致地面安控系统不能满足两个独立外测信息源要求而无法进行故障判决，最后还可能降低外围测量设备的引导精度，导致目标失锁而无法继续跟踪等问题。目前中心主要依靠弹道冗余、人工优选等方法规避中断点对外围系统造成影响，对中断点缺少主动矫正手段，当外弹道数量不多、所有外弹道在同一时刻出现中断点等情况出现时，上述中断点规避方法也不再有效。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法，包括如下步骤：

(1)、遥外时间对齐：采集外测时间，记为T0₁，采集遥测时间，记为T0₂，计算两者时间误差ΔT＝T0₂-T0₁；

(2)、遥测数据向外测数据对齐：当所述时间误差ΔT＞0时，对遥测数据f₂(t)进行右移，令f₂(t)＝f₂(t-ΔT)，当所述时间误差ΔT＜0时，对遥测数据f₂(t)进行左移，令f₂(t)＝f₂(t+|ΔT|)；

(3)、计算引力加速度在径向和地球旋转方向的分量g_r、g_w：地球椭球体扁率常数为μ，地球引力常数为fM，

为地心纬度，则计算公式如下：

(6)、计算空间目标点的重力加速度：i、r、ω、R_0i、ω_i分别为发射坐标系位置分量,地心矢径、地球自转加速度、发射点地心矢径在发射坐标系中的投影、地球自转角速度在发射坐标系中的投影，

为地心距、地球自转角速度与发射坐标系各轴的方向余弦，空间目标点的重力加速度通过如下公式计算:

g_i＝g_rcos(r，i)+g_wcos(w，i)(i＝x，y，z)；

(7)、计算地球自转角速度在发射坐标系各轴的投影(ω_x、ω_y、ω_z)，A_T、B_T分别为瞄准方位角和发射点纬度，计算公式如下：

(6)

为惯性视加速度，

为视加速度在发射坐标系分量，t为飞行时间，当遥测视加速度为惯性视加速度时，按如下公式计算视加速度在发射坐标系的分量：

(7)、当遥测视加速度为捷联视加速度时，按如下公式计算视加速度在发射坐标系的分量：

φ、ψ、γ分别为俯仰角、偏航角和滚动角，

为捷联视加速度，

为捷联视加速度在发射坐标系中的分量；

(8)、计算外测加速度(a_x，a_y，a_z)，计算公式为

(9)、根据所述步骤(8)计算得到的外测加速度，分别按如下公式对中断点的t_i速度进行修正：

为区间[t_i-1，t_i]的平均加速度，

为t_i-1时刻的速度，

为t_i的速度修正结果，Δt₀为采样间隔且一般取值较小；

(11)、对中断点t_i的位置进行修正，(x^i-1、y^i-1、z^i-1)为t^i-1时刻的位置，(xⁱ、yⁱ、zⁱ)为tⁱ时刻的位置，修正公式如下：

进一步的，所述步骤(9)中平均加速度的求解公式如下：

本发明的有益效果是：本发明公开的基于外测速度的箭上姿态角情况判决方法基于遥外融合、内外互补的基本思想，应用遥测视加速度对外测加速度进行计算，利用运动学基本原理对中断点弹道信息进行校正。

附图说明

图1为本发明遥外T0产生机制示意图。

图2为本发明遥外T0时间对齐示意图。

图3为本发明引力加速度计算结果在发射坐标系中的投影示意图。

图4为本发明遥测视加速度在发射坐标系中的投影示意图。

图5为本发明外测加速度计算结果示意图。

图6为本发明区间[300，580]秒速度、位置矫正前后对比图，其中图(a)～(c)为位置矫正前后对比图，图(d)～(f)为速度矫正前后对比图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法，包括如下步骤：

以某火箭为例，以遥测T0时间、外测T0时间、时间间隔、俯仰角、偏航角、滚动角、飞行时间t、视加速度分量、瞄准方位角、发射点纬度、外弹道等测量数据为输入。

步骤1)、按照公式进行遥外时间对齐；如图2所示为遥外T0时间对齐示意图。

步骤2)、按照公式计算空间点的引力加速度；如图3所示为引力加速度计算结果在发射坐标系中的投影。

步骤3)、计算遥测视加速度在发射坐标系中的投影。如图4所示为遥测视加速度在发射坐标系中的投影。

步骤4)、计算外测加速度，如图5所示为外测加速度计算结果。

步骤5)、对中断点进行修正，如图6所示为区间[300，580]秒速度、位置矫正前后比对，其中图(a)～(c)为位置矫正前后比对；图(d)～(f)为速度矫正前后比对。

本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (2)

1.基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、遥外时间对齐：采集外测时间，记为T0₁，采集遥测时间，记为T0₂，计算两者时间误差ΔT＝T0₂-T0₁；

(2)、遥测数据向外测数据对齐：当所述时间误差ΔT＞0时，对遥测数据f₂(t)进行右移，令f₂(t)＝f₂(t-ΔT)，当所述时间误差ΔT＜0时，对遥测数据f₂(t)进行左移，令f₂(t)＝f₂(t+|ΔT|)；

(3)、计算引力加速度在径向和地球旋转方向的分量g_r、g_w：地球椭球体扁率常数为μ，地球引力常数为fM，

为地心纬度，则计算公式如下：

(4)、计算空间目标点的重力加速度：i、r、ω、R_0i、ω_i分别为发射坐标系位置分量,地心矢径、地球自转加速度、发射点地心矢径在发射坐标系中的投影、地球自转角速度在发射坐标系中的投影，

为地心距、地球自转角速度与发射坐标系各轴的方向余弦，空间目标点的重力加速度通过如下公式计算:

g_i＝g_rcos(r，i)+g_wcos(w，i)_{(i＝x，y，z)}；

(5)、计算地球自转角速度在发射坐标系各轴的投影(ω_x、ω_y、ω_z)，A_T、B_T分别为瞄准方位角和发射点纬度，计算公式如下：

(6)

为惯性视加速度，

为视加速度在发射坐标系分量，t为飞行时间，当遥测视加速度为惯性视加速度时，按如下公式计算视加速度在发射坐标系的分量：

(7)、当遥测视加速度为捷联视加速度时，按如下公式计算视加速度在发射坐标系的分量：

φ、ψ、γ分别为俯仰角、偏航角和滚动角，

为捷联视加速度，

为捷联视加速度在发射坐标系中的分量；

(8)、计算外测加速度(a_x，a_y，a_z)，计算公式为

(9)、根据所述步骤(8)计算得到的外测加速度，分别按如下公式对中断点的t_i速度进行修正：

为区间[t_i-1，t_i]的平均加速度，

为t_i-1时刻的速度，

为t_i的速度修正结果，Δt₀为采样间隔且一般取值较小；

(10)、对中断点t_i的位置进行修正，(x^i-1、y^i-1、z^i-1为t_i-1时刻的位置，(xⁱ，yⁱ，zⁱ)为t_i时刻的位置，修正公式如下：

2.根据权利要求1所述的基于遥测视加速度的外弹道中断点修正方法，其特征在于，所述步骤(9)中平均加速度的求解公式如下：

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