[发明专利]一种基于两轴机载雷达伺服平台的兴趣点跟踪控制方法

摘要

本发明一种基于两轴机载雷达伺服平台的兴趣点跟踪控制方法，首先对两轴机载雷达伺服平台针对全球范围兴趣点采用空间相对位置识别获得飞机速度坐标系下雷达理论指向，而后采用姿态隔离算法对飞机姿态和外界扰动进行实时隔离，保证兴趣点指向的实时准确性，最后针对平台天线顶端附近的兴趣点指向控制采用了伺服防过顶处理算法得到平台天线最短路径，代替了以往楔形转台轴的功能，实现少轴高动态快速响应。本发明可以获得高性能姿态隔离效果和精准的兴趣点波束跟踪控制效果，兴趣点跟踪范围扩大到了全球范围，减少了传统雷达楔形转台轴的安装，降低了雷达结构复杂性，同时使伺服平台具有较强的抗扰动能力，可实现雷达波束的精准稳定指向控制。

主权项

1.一种基于两轴机载雷达伺服平台的兴趣点跟踪控制方法，其步骤如下：(1)对飞机平飞时，即飞机速度为水平方向，飞机惯导输出的惯导数据中的飞机速度数据、飞机姿态数据进行滤波，滤波中心频率根据需求进行设定，飞机惯导输出的机载惯导数据，包括飞机位置数据、飞机速度数据、飞机姿态数据；(2)根据步骤(1)的飞机位置数据及需要观测的兴趣点位置数据，对飞机及兴趣点所处地球位置进行识别，计算飞机到兴趣点连线在地面投影的长度；(3)根据步骤(1)的飞机位置数据及需要观测的兴趣点位置数据，获取飞机到兴趣点连线在地面投影与正北方向的夹角设定正北为0°，北偏东为正，夹角的范围为[0,360]；(4)根据步骤(1)滤波后的飞机速度数据，求取飞机水平方向的合成速度的方向与正北方向的夹角θv，设定正北为0°，北偏东为正，夹角θv的范围为[0,360]；(5)根据飞机位置数据中的海拔高度、及需要观测的兴趣点位置数据中的兴趣点的海拔高度，确定飞机与兴趣点相对高度h，设定速度坐标系O-XVYVZV，以雷达天线中心为O点，速度坐标系的YV轴指向飞机的速度正方向，速度坐标系的ZV轴垂直于YV轴指向天空，即垂直于水平面，速度坐标系的XV轴垂直于OYVZV平面，三轴关系满足笛卡尔直角坐标系关系，根据飞机位置与兴趣点位置和相对高度h，计算速度坐标系下雷达天线指向兴趣点的前视角和下视角；(6)根据飞机和兴趣点的相对位置，计算步骤(5)设定的速度坐标系下飞机的雷达指向兴趣点的波束的单位方向向量；(7)设定飞机机体坐标系O-XRYRZR，机体坐标系的YR轴正方向为机头方向，机体坐标系的XR轴正方向与YR轴垂直指向飞机右侧，且在飞机机体水平平面上，ZR轴垂直于OXRYR平面，三轴关系满足笛卡尔直角坐标系关系；根据步骤(1)滤波后的飞机姿态数据，使用坐标转换方法，将步骤(6)得到的波束的单位方向向量从步骤(5)设定的速度坐标系下转换到飞机机体坐标系下，得到飞机机体坐标系下波束的单位方向向量；(8)根据步骤(7)设定的飞机机体坐标系下的波束的单位方向向量，计算两轴雷达伺服平台的雷达天线的方位角和俯仰角两轴雷达伺服平台的雷达天线的方位角和俯仰角分别为雷达天线方位轴指令角和俯仰轴指令角，即需要方位轴和俯仰轴转到的角度；(9)通过传感器得到雷达天线实时的方位角ηa和俯仰角ηp，并根据步骤(8)得到的两轴雷达伺服平台的方位轴指令角和俯仰轴指令角控制雷达天线从实时的方位角ηa转到方位轴指令角控制雷达天线从实时的俯仰角ηp转到俯仰轴指令角实现了雷达天线波束指向兴趣点的跟踪控制。