[发明专利]一种基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法及系统，其中，该方法包括如下步骤：根据弹目视线空间运动方程得到视线转率估计的状态方程，根据视线转率估计的状态方程得到离散化的视线转率估计的状态方程；根据弹目视线空间运动方程得到离散化的视线转率估计的观测方程；将Sigma点代入离散化的视线转率估计的状态方程得到Sigma点集的一步预测；将Sigma点代入离散化的视线转率估计的观测方程得到预测观测量；根据Sigma点集的一步预测和预测观测量得到无迹卡尔曼滤波的迭代方程，根据无迹卡尔曼滤波的迭代方程得到视线转率。本发明通过基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法和系统使得求取的视线转率精度高。

技术领域

本发明属于精确制导飞行器制导技术领域，尤其涉及一种基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法及系统。

背景技术

导引方法是影响飞行器综合性能最重要、最直接的因素之一，它不仅影响飞行器制导控制系统的制导精度，同时还决定着制导体制的采用。而不论是广泛使用的比例引法还是使用比较多的基于二次型的最优导引规律、最优滑模导引规律，其基本特点是均采用视线角速率信息进行导引。

目前，由于捷联导引头相比框架导引头体积小，成本低廉，已经在弹上被广泛使用，该方式能够简化硬件系统的设计，但由于捷联导引头自身的特点，使其仅能输出视线角信号作为直接导引信息，无法直接输出视线角速度率信息，从而导致一些直接采用角速率信息的导引方法不能直接使用。

针对被动雷达等导引方式，其测量误差远大于激光、红外、可见光等光学导引，一般的差分和低通滤波的方法获取视线转率已不能满足精度要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法及系统，解决了捷联导引头在仅能测得视线角的情况下，求取的视线转率精度低的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法，所述方法包括如下步骤：(1)根据弹目视线空间运动方程得到视线转率估计的状态方程，根据视线转率估计的状态方程得到离散化的视线转率估计的状态方程；(2)根据弹目视线空间运动方程得到离散化的视线转率估计的观测方程；(3)将Sigma点代入离散化的视线转率估计的状态方程得到Sigma点集的一步预测；将Sigma点代入离散化的视线转率估计的观测方程得到预测观测量；(4)根据Sigma点集的一步预测和预测观测量得到无迹卡尔曼滤波的迭代方程，根据无迹卡尔曼滤波的迭代方程得到视线转率。

上述基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法中，在步骤(1)中，弹目视线空间运动方程为：

其中，q_pitch、q_yaw分别为视线高低角和视线方位角，x_r，y_r，z_r分别为导弹在惯性系X、Y、Z三个方向下相对目标的位置。

上述基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法中，在步骤(1)中，视线转率估计的状态方程为：

其中，分别为视线高低角的一阶导和二阶导，视线高低角的一阶导即为俯仰方位的视线转率；分别为视线方位角的一阶导和二阶导，视线方位角的一阶导即为偏航方位的视线转率；R为弹目相对距离，为弹目相对速度，a_xm,a_ym,a_zm分别为三个方向的导弹加速度。

上述基于无迹卡尔曼的视线转率提取方法中，在步骤(1)中，离散化的视线转率估计的状态方程为：