[发明专利]基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法及系统

说明书

本发明属于高端装备制造产业中的目标定位技术领域，特别涉及一种基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法及系统，利用红外传感器对弹道导弹进行探测，包含：首先，构建红外传感器和弹道导弹的空间几何关系；然后，依据红外传感器首次探测到弹道导弹的探测视线射线及角度测量数据来建立弹道导弹发射点定位方程；最后，根据飞行器姿态角及搭载的红外传感器的探测数据对弹道导弹发射点定位方程进行迭代求解，依据求解结果确定发射点位置估计值。本发明通过红外传感器和弹道导弹的空间几何关系来构建定位方程，进而解算出发射点位置估计，方案简单、合理，并给出了测量误差对发射点定位误差的定量影响分析，便于实际场景应用。

技术领域

本发明属于高端装备制造产业中的目标定位技术领域，特别涉及一种基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法及系统。

背景技术

弹道导弹具有飞行速度快、机动能力强、打击精度高、毁伤范围大等特点，因而成为了影响战争态势的重要武器之一。世界各军事强国为此建立了多层次防御体系，从传统的导弹再入段探测发展到导弹全程探测，从路基探测发展到空间传感器探测，对弹道导弹的防御研究得到了迅猛的发展。而这其中空间红外传感器体积小、重量轻、功耗小，具有高分辨率、高灵敏度、高覆盖范围的特点，能够全天时全天候进行探测，因此得到了更为广泛的应用和研究。

红外传感器探测通常分为短波红外(波长为0.75-3.0μm)、中波红外(波长为3.0-20μm)和长波红外(波长为40-1000μm)3种类型。针对弹道导弹探测，由于弹道导弹助推段的尾焰主要在2.7μm和4.3μm两个波段发出红外辐射，在弹道中段、再入段主要在8-14μm波段发出红外辐射，因此利用红外传感器对弹道导弹进行探测多采用短波红外和中波红外^[4]-[5]。对弹道导弹的主动段探测与稳定跟踪是极为重要的，通过主动段的探测数据(即首次发现时刻和关机时刻)可以实现对导弹的发射点位置、射向、射程和落点等弹道参数的估计，而其中对发射点位置的估计是后续弹道估计与预测的关键参数，因此获得较为准确的发射点位置是后续弹道研究的基础。而由于红外传感器仅能获得相对目标的角度信息，对探测目标建立观测方程无法实现三维定位，从而对发射点的位置估计带来了一定的困难。

发明内容

为此，本发明提供一种基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法及系统，通过红外传感器和弹道导弹的空间几何关系来构建定位方程，进而解算出发射点位置估计，方案简单、合理，有效避免发射点估计中的测量误差，便于实际场景应用。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法，利用红外传感器对弹道导弹进行探测，包含如下内容：

构建红外传感器和弹道导弹的空间几何关系；

依据红外传感器首次探测到弹道导弹的探测视线射线及角度测量数据来建立弹道导弹发射点定位方程；

根据飞行器姿态角及搭载的红外传感器的探测数据对弹道导弹发射点定位方程进行迭代求解，依据求解结果确定发射点位置估计值。

作为本发明基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法，进一步地，设定弹道导弹被红外传感器首次探测时，弹道导弹位于地球椭球表面，在地固坐标系中，以地心为原点，以红外传感器首次探测的探测视线射线与地球椭球表面的交点作为弹道导弹发射点位置；并依据红外传感器的探测视线射线、红外传感器与地心连线及地固坐标系下弹道发射点与地心连线来构建红外传感器和弹道导弹的空间几何关系。

作为本发明基于首点测量数据的弹道导弹发射点位置估计方法，进一步地，在空间中红外传感器的视场坐标系下，依据观测方位角和观测俯仰角及地固坐标系到视场坐标系的转换矩阵来构建红外传感器与地心距离、弹道导弹发射点与地心距离及红外传感器到导弹发射点距离三者距离长度之间的空间几何关系方程，将该空间几何关系方程及红外传感器的探测视线射线矢量、红外传感器与地心连线矢量和地固坐标系下弹道发射点与地心连线矢量的几何关系作为待求解的定位方程。