CN115270522B - 一种基于wgs84坐标仿真跟踪目标设备的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法及装置。该方法包括将视场角定位到站点设备位置；将目标设备加入仿真场景；利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备。根据本申请的技术方案，避免了现有技术从球面投影到平面产生的形变误差，从而使得计算得到的方位角和俯仰角度准确性更高且不受位置的影响。

Description

一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法及装置
技术领域
本申请涉及仿真领域，尤其涉及一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法及装置。
背景技术
由于真实环境非常复杂，难以通过采集真实环境中的数据进行数据分析和测试，因此利用光电跟踪仿真技术来进行仿真跟踪目标设备在提升效率以及减少成本方面均具有重要的意义。中国专利文献《一种基于OSG 三维引擎的经典轨道三维空间关系构建方法》（CN105035371A）公开了这一种技术方案，利用OSG三维引擎动态展示航天器，并引入两层新的坐标系解决传统轨道系下的视角问题。中国专利文献《一种航天任务三维综合态势的仿真系统及仿真方法》（CN102567586A）公开了一种技术方案，通过三维综合态势建模方法展现卫星、地面接收站等设备的状态，从而实现可视化。现有技术中，在仿真环境中仿真跟踪目标设备，存在偏差较大的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提出了一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法及装置，以克服仿真偏差。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法，该方法包括：
将视场角定位到站点设备位置；
将目标设备加入仿真场景；
利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；
根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备。
优选地，利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角包括：
将目标设备的WGS84坐标转换到CGCS2000直角坐标系下；
根据站点设备的WGS84坐标以及目标设备的CGCS2000坐标，将目标设备转换到以站点设备为原点的北天东坐标系下；
根据目标设备的北天东坐标计算目标设备相对站点设备的方位角和俯仰角。
优选地，所述视场角为OSGEarth视场角。
本申请提供了一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的装置，其特征在于，该装置包括：
定位模块，用于将视场角定位到站点设备位置；
加入模块，用于将目标设备加入仿真场景；
计算模块，用于利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；
展示模块，用于根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备。
优选地，计算模块，还用于将目标设备的WGS84坐标转换到CGCS2000直角坐标系下；根据站点设备的WGS84坐标以及目标设备的CGCS2000坐标，将目标设备转换到以站点设备为原点的北天东坐标系下；根据目标设备的北天东坐标计算目标设备相对站点设备的方位角和俯仰角。
优选地，所述视场角为OSGEarth视场角。
根据本申请的技术方案，避免了现有技术从球面投影到平面产生的形变误差，从而使得计算得到的方位角和俯仰角度准确性更高且不受位置的影响。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1是现有技术中基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法流程图；
图2是WGS84坐标系示意图；
图3是在WGS84坐标系下以站点设备为原点的坐标系示意图；
图4-图6是现有技术仿真跟踪目标设备的仿真图像；
图7-图9是本申请仿真跟踪目标设备的仿真图像；
图10是本申请提供的基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备装置示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及各个实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。
图1示出了现有技术中，基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备方法流程图，具体包括：
步骤101，将视场角定位到站点设备位置；
WGS84坐标系是经纬坐标系，如图2所示，其中示出了本初子午线P，原点O，X、Y、Z轴XWGS84、YWGS84、ZWGS84，旋转方向ω，并且示出了站点设备和目标设备。
示例地，在已知站点设备WGS84坐标与实时被跟踪目标设备的WGS84坐标系，在OSGEarth场景中通过坐标转换计算得到被跟踪目标相对站点设备的方位俯仰角度从而来对目标设备进行实时跟踪仿真。
已知站点设备WGS84坐标点stationPos和目标坐标点targetPos，视场角旋转矩阵为stationPosMatrix，通过设置视点转换矩阵，从而将视场角定位到站点设备位置。
步骤102，将目标设备加入仿真场景；
该步骤中，计算目标设备在OSG世界坐标系下的转换矩阵，根据该转换矩阵将目标对应到OSG世界坐标系中，从而将目标设备加入仿真场景。
步骤103，利用投影法计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；
在该步骤中，需要计算以站点设备所在点为原点，以该点所在的球面法线为Z轴来计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角。如图3所示，在球面无法直接通过经纬高来计算目标相对于站点的方位角和俯仰角，因而将其转换到与以站点设备为原点的坐标系一致的投影坐标系下，例如，根据OSGEarth的特性，可以采用正轴等距离圆柱投影方式进行投影转换。
正轴等距离圆柱投影又称“方块投影”、“方格投影”，属于圆柱投影中的一种。设圆柱投影面与赤道相切，按经线长度不变条件将经纬线网投影到圆柱面上，再沿一母线剖开展平。这种投影图上，纬线是一组等距平行直线，纬线间隔与实地等长；经线是与纬线垂直的等距平行直线，经线间隔在赤道上与实地相等，离赤道越远越放长；经线与纬线构成方格形（矩形）网格。沿经线方向无长度变形，其面积与角度的变形线与纬线平行，变形值由赤道向高纬度增大。基本公式如下：
Figure 236767DEST_PATH_IMAGE001
c为常数 ；
投影后的地图坐标系就与以站点设备为原点的坐标保持一致，可以根据x、y、z坐标值来计算目标设备相对站点设备的方位角和俯仰角。对站点设备与目标设备的WGS84坐标进行投影转换得到stationProjPos和targetProjPos投影坐标。
根据上述的投影坐标计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角。
步骤104，根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备。
根据步骤103中获得的方位角azimuth与俯仰角pitch设置OSGEarth仿真场景视场角。其中，根据求得的方位角和俯仰角来计算视场角的变换矩阵，从而实现转换视场角。
图4-图6对应站点设备的WGS84坐标依次为(119.326,72.165)，(265.331，5.126)，(23.98,-46.982)，场景视场角为5°，可以看出，随着纬度绝对值越大最终转换之后的方位角和俯仰角的偏差越大，目标设备在仿真图的位置也不稳定，存在过于偏上或偏下的情况。
为了克服上述存在的技术问题，本申请中利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角，从而使得不论站点设备在什么位置，转换后的方位角和俯仰角度都非常准确，目标始终在场景的正中间。
为了实现该目的，本申请不再使用投影法，而是将目标设备的WGS84坐标targetjPos先转换到CGCS2000直角坐标系下。WGS84坐标转CGCS2000坐标基本公式为：
Figure 747383DEST_PATH_IMAGE002
a为半长轴，e为偏心率 ；
Figure 261541DEST_PATH_IMAGE003
B为纬度，L为经度H为大地高；
Figure 125592DEST_PATH_IMAGE004
Figure 362800DEST_PATH_IMAGE005
将站点设备位置的WGS84坐标stationPos以及上述得到的目标设备的CGCS2000坐标targetjCGCS2000Pos，通过坐标转换直接转化到以站点设备所在点为原点的北天东坐标系下，从而通过目标设备的北天东坐标X，Y，Z直接计算得目标设备相对原点的方位角和俯仰角。北天东坐标系是指以站点为原点，X轴指向北向，Y轴指向天，Z轴指向东向。
图7-图9是本申请提供的技术方案的仿真图像，对应站点设备的WGS84坐标依次为(11.618,22.463)，(123.321，-55.663)，(330.599,1.712)，场景视场角为5°，不难看出，利用本申请的技术方案，不论站点设备在什么位置，转换后的方位角和俯仰角都非常准确，目标始终在场景的正中间。
上述技术方案，由于避免了现有技术从球面投影到平面产生的形变误差从而使得计算得到的方位角和俯仰角度准确性更高且不受位置的影响。
相应地，本申请提供了一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的装置，如图10所示，该装置包括：定位模块，用于将视场角定位到站点设备位置；加入模块，用于将目标设备加入仿真场景；计算模块，用于利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；展示模块，用于根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备。
以上所述仅为本申请的较佳实施方式而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的方法，其特征在于，该方法包括：
通过设置视点转换矩阵，将视场角定位到站点设备位置；
将目标设备加入仿真场景；其中根据目标设备在世界坐标系下的转换矩阵将目标对应到世界坐标系中，从而将目标设备加入仿真场景；
利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；其中利用投影法计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；
根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备；其中目标设备在仿真场景的正中间；根据所述方位角和俯仰角来计算仿真场景视场角的变换矩阵，从而实现转换场景视场角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角包括：
将目标设备的WGS84坐标转换到CGCS2000直角坐标系下；
根据站点设备的WGS84坐标以及目标设备的CGCS2000坐标，将目标设备转换到以站点设备为原点的北天东坐标系下；
根据目标设备的北天东坐标计算目标设备相对站点设备的方位角和俯仰角。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述视场角为OSGEarth视场角。
4.一种基于WGS84坐标仿真跟踪目标设备的装置，其特征在于，该装置包括：
定位模块，用于通过设置视点转换矩阵，将视场角定位到站点设备位置；
加入模块，用于将目标设备加入仿真场景；其中根据目标设备在世界坐标系下的转换矩阵将目标对应到世界坐标系中，从而将目标设备加入仿真场景；
计算模块，用于利用北天东坐标系计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；其中利用投影法计算目标设备相对于站点设备的方位角和俯仰角；
展示模块，用于根据所述方位角与俯仰角设置仿真场景视场角，展示目标设备；其中目标设备在仿真场景的正中间；根据所述方位角和俯仰角来计算仿真场景视场角的变换矩阵，从而实现转换场景视场角。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，计算模块，还用于将目标设备的WGS84坐标转换到CGCS2000直角坐标系下；根据站点设备的WGS84坐标以及目标设备的CGCS2000坐标，将目标设备转换到以站点设备为原点的北天东坐标系下；根据目标设备的北天东坐标计算目标设备相对站点设备的方位角和俯仰角。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述视场角为OSGEarth视场角。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117648037B (zh) * 2024-01-29 2024-04-19 北京未尔锐创科技有限公司 一种目标视线跟踪方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113177987A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 北京航空航天大学 一种视觉跟踪测量系统外场全局标定方法及系统
CN114047486A (zh) * 2021-10-28 2022-02-15 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种雷达导引头挂飞试验安装误差角标定方法及存储介质

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112396686A (zh) * 2019-07-31 2021-02-23 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 三维场景工程模拟与实景融合系统及方法
CN112013716A (zh) * 2020-08-05 2020-12-01 中国人民解放军63896部队 一种电视导引头模拟系统捕捉快速移动目标的方法
CN112255599A (zh) * 2020-10-16 2021-01-22 北京世冠金洋科技发展有限公司 实现卫星雷达波范围在地图上展示的方法、装置及设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113177987A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 北京航空航天大学 一种视觉跟踪测量系统外场全局标定方法及系统
CN114047486A (zh) * 2021-10-28 2022-02-15 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种雷达导引头挂飞试验安装误差角标定方法及存储介质

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