CN110426698A

CN110426698A - 一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法

Info

Publication number: CN110426698A
Application number: CN201910657729.9A
Authority: CN
Inventors: 匡华星; 陆翔; 张玉涛; 王奇; 王志刚
Original assignee: Southeast University; 724th Research Institute of CSIC
Current assignee: Southeast University; 724th Research Institute of CSIC
Priority date: 2019-07-20
Filing date: 2019-07-20
Publication date: 2019-11-08

Abstract

本发明涉及一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法。针对不同传感器的目标观测结果采用经纬高坐标系以及距离方位俯仰坐标系表示导致无法直接进行目标位置关联的问题，以及针对对海超视距观测条件下地球曲率对坐标转换造成的影响，本发明提出了一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法完成超视距目标观测结果从经纬高表示转换为距离方位俯仰表示的方法，获取不同传感器的目标观测结果后，对于采用经纬高坐标系表示的目标观测结果，根据超视距条件下本平台及目标经纬高解算本平台观测目标距离方位俯仰方法，将目标观测结果统一用距离方位俯仰坐标系表示；输出统一用距离方位俯仰坐标系表示的目标观测结果。

Description

一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法

技术领域

本发明涉及一种统一坐标系表示方法。

背景技术

采用多传感器联合对海探测是提升对海探测效能的有效手段，特别对于超视距目标的探测，充分发挥多传感器的探测能力是提升对该类目标探测能力的有效手段。多传感器联合对海探测通过对多源探测传感器的观测结果进行配准、关联、融合滤波，输出对目标的高精度观测结果。然而，由于不同传感器采用的观测坐标系不同，导致在目标配准工作中需要进行坐标转换。以AIS信源与雷达主动探测结果信息融合为例，AIS信息给出的是目标经纬高坐标系下表示的目标位置结果，雷达主动探测信息给出的是目标距离方位俯仰坐标系表示下的目标位置结果。上述两种目标位置结果无法直接进行配准关联滤波。

由于部分传感器智能给出目标的测向信息或测距信息，无法给出目标的绝对位置信息。因此，为满足不同传感器观测教过融合的需求，通常情况下需要将经纬高坐标系下表示的目标位置结果转换为距离方位俯仰坐标系下表示的目标位置结果。

在实现本发明过程中，发明人发现现有坐标转换方法存在以下问题：现有的目标观测结果统一坐标系表示方法中，通过采用直角坐标系-极坐标系目标坐标位置转换，实现将经纬高坐标系下表示的目标位置结果转换为距离方位俯仰坐标系下表示的目标位置结果，未考虑超视距情况下由于地球曲率导致的球面角超影响，使得坐标转换存在误差。该误差随目标与观测平台的距离增加而增大。在需要开展高精度跟踪任务时，例如对小目标远距离目标指示时等，该误差往往会大于一个目标机位，从而导致后续激光照射或拦截任务失败。

发明内容

本发明的目的是为了克服由于地球曲率导致的坐标转换误差对多传感器联合观测的不良影响，综合考虑球面角超的特点，提出了一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法：获取不同传感器目标观测结果；对于采用经纬高坐标系表示的目标观测结果，根据本平台经纬高及目标经纬高解算目标距离方位俯仰的方法，将目标观测结果统一用距离方位俯仰坐标系表示；输出各传感器统一用距离方位俯仰坐标系表示的目标观测结果。

其中根据本平台经纬高及目标经纬高解算目标距离方位俯仰的方法如下：

首先，根据目标及本平台经纬度求解本平台观测目标的方位角θ及测地距离R⁽¹⁾；其次，根据目标高度h₂、本平台高度h₁、地球半径为R_地、所述的测地距离R⁽¹⁾，求解平台观测目标的俯仰角最后，根据所述的测地距离R⁽¹⁾、所述的地心角度w₀、所述平台观测目标的俯仰角求解目标距离R⁽²⁾。

附图说明

图1为一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法示意图。

图2为本发明实施例中根据本平台经纬高及目标经纬高解算目标距离方位俯仰的具体实施方式示意图。

图3为本发明实施例中求解目标距离的具体实施方式示意图。

图4为一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。

步骤1：获取传感器1观测获得的目标经纬高观测结果。获取传感器2观测目标获得的目标距离方位俯仰观测结果；

步骤2：地球平面上，根据目标及本平台经纬度求解平台观测目标的方位角θ及测地距离R⁽¹⁾。

令地球半径为R_地，按照如下方法求解L_纬、L_经：

L_纬＝(Lat₂-Lat₁)·R_地

L_经＝(Long₂-Long₁)·(R_地·cos(Lat₁))

由球面三角公式可知：

因此，角度w₀可以表示为：

根据L_经、R⁽¹⁾、R_地求解目标观测笛卡尔方位角θ：

因此

根据目标观测笛卡尔方位角θ求解目标的方位角θ_out为：

步骤3：进行测地距离R⁽¹⁾与距离R⁽²⁾的转换。

根据所述的贴地空间中距离的定义，关于图3中h(w)有如下微分方程：

因此有：

求解该不定积分可得：

结合图3，根据h(w)的物理意义可知，h(0)＝R_地+h₁，因此A＝R_地+h₁，即有

根据弧长与角度的关系可知，目标相对于本平台的距离R⁽²⁾可以表示为：

步骤4：考虑地球曲率，根据目标及本平台高度求解平台观测目标的俯仰角

根据上文中推导出的h(w)的解析表达由目标位置的高度h₂、 w₀(①中解出)可联立获得方程组：

求解该方程组可得目标的俯仰角为：

步骤5：输出采用统一坐标系表示的目标观测结果。

Claims

1.一种超视距多传感器目标观测结果统一坐标系表示方法，其特征在于：

步骤1：获取各个传感器的目标观测结果；

步骤2：根据目标经度Long₂、纬度Lat₂及本平台经度Long₁、纬度Lat₁,求解本平台观测目标的方位角θ_out及测地距离R⁽¹⁾；选择辅助点P_min，使得辅助点P_min的经度L_经和纬度L_纬满足一下条件：

L_纬＝(Lat₂-Lat₁)·R_地；

L_经＝(Long₂-Long₁)·(R_地·cos(Lat₁))；

按照如下公式求得测地距离R⁽¹⁾：

计算地心角度w₀：

令地球半径为R_地，根据L_经、R⁽¹⁾、R_地求解目标观测笛卡尔方位角θ：

根据目标观测笛卡尔方位角θ求解目标的方位角θ_out为：

步骤3：根据目标高度h₂、本平台高度h₁、地球半径为R_地、所述的测地距离R⁽¹⁾，求解平台观测目标的俯仰角

步骤4：根据所述的测地距离R⁽¹⁾、所述的地心角度w₀、所述平台观测目标的俯仰角求解目标距离R⁽²⁾：

步骤5：输出各个传感器统一用距离方位俯仰坐标系表示的目标观测结果。