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1、第40卷第5期2010年9月航空计算技术AemnauticalComputing7rechniqueVoI．410No．5S印．2010红外搜索跟踪系统单机运动测距方法研究车宏，孙隆和(西北工业大学电子信息学院，陕西西安710072)摘要：机栽红外搜索跟踪系统只能测量目标的方位、俯仰角度信息，而无法直接获取目标的距离信息。因此需通过载机平台的机动运动，提高系统可现测性，从而对目标距离进行解算，为火控系统提供完整的目标运动参数，实现对目标的被动攻击。通过建立红外搜索跟踪系统(IRsT)单机运动测距的数学模型，针对伪测距的非线性滤波的有偏特
2、点进行了去偏处理，获得无偏的单机运动测距模型，并通过数字仿真进行算法模型的仿真验证，验证了算法的有效性。关键词：单机运动测距；伪测距；去偏处理；非线性滤波；红外搜索跟踪系统中图分类号：0242文献标识码：A文章编号：167l一654x(2010)05．0020．03引言目前红外搜索跟踪系统已成为机载平台重要的探测传感器之一，属于被动探测设备，具有隐蔽性好、空间分辨率高和抗电磁干扰能力强等优点，在抗低空突防和反隐身目标方面具有很大潜力。但该系统只能测量目标的角度信息而不能直接进行目标距离测量，因此需通过载机平台的运动来实现对目标距离的估算
3、，为火控系统提供完整的目标运动参数，实现对目标的被动攻击。1定位模型在惯性系下，假设在
4、
5、}时刻目标和载机的位置坐标为[茗r(J
6、})，”(痞)，研(矗)]7，[菇。(J})，殉(东)，％(专)]’如图1所示。0图l载机、目标机空间关系示意图根据视线一轨迹交会算法原理‘11可得：茗，(
7、
8、})一戈。(_j})，，r(_j})一y0(七)彳，(J
9、})一钿(
10、
11、})t(五)一L，(七)一t(矗)(1)式中：￡，(I
12、})，￡，(忌)，t(后)为
13、
14、}时刻观察视线方向单位矢量在惯性系下X，y，Z轴的三分量。根据IRST的目标方位角、俯仰角经
15、转换后可的惯性系下目标的方位角0c(I
16、})、俯仰角届(I
17、})，因此可得：L(后)=[coqB(后)cosa(尼)，coqp(后)sina(庀)，siHp(壳)]1’(2)代人式(1)可得：戈r(后)一戈o(后)，，，(
18、j})一％(．
19、})cosp(
20、
21、})cosa(后)一co啦(J
22、})sind(后)z，(
23、
24、})一钿(忌)一si邮(．
25、})(3)进一步整理可得：zr(后)sina(后)一，，r(后)cos0[(矗)=菇o(后)sina(后)一％(
26、
27、})cosa(
28、j})舅r(七)siqp(后)cosn(矗)+，，f(后)siH
29、p(后)sina(后)一名r(忍)co印(I
30、})=戈o(
31、
32、})siqp(后)cosa(后)+‰(露)sinIB(是)sina(七)一zo(蠡)co匀B(露)(4)为简化推导本文假定目标采用匀速直线运动，因此其运动状态向量取为：xr(七)=[茹r(蠡)，yr(蠡)，幻(壳)，E(_i})，H(奄)，K(J
33、})]T由于载机的位置坐标[％(
34、
35、})，‰(
36、
37、})，钿(．
38、})]7可通过惯导系统给出，目标的方位角a(
39、
40、})、俯仰角口(
41、
42、})实时可测量得到，因此理论上在满足可观测性条件下收稿日期：20lO．07，01修订日期：2010—
43、09一03基金项目：航空科学基金资助项目(2007zcl3003)作者简介：车宏(1969一)，男。河南灵宝人，研究员，博士研究生，研究方向为机载火控与光电探测系统。20lO年9月车宏等：红外搜索跟踪系统单机运动测距方法研究·21·根据三个不同时刻的量测能够实现对匀速运动目标的测距、定位，并可采用最小二乘、加权最小二乘等处理方法进一步改进目标的定位效果。本文针对式(4)的特征并结合目标角度误差的特点，结合伪测距方法‘2—33建立了单机运动模型：黜篡溜：篇∥卜“¨D㈣Z。(尼)=日(露)·Xr(
44、
45、})+露(蠡)、’式中：日(七)：f8i
46、na(¨-cosa(矗)oo‰、7【siqp(七)cosa(后)siqp(后)8ina(
47、j})一c08p(后)0OJ’z。c矗，=【耋{：；：；篡：：；二：：：；：雾：：；。i邮。后，。ina。后，一钿。后，c。啦。七，】；圣(I
48、}，．j}一1)=J1=0．5．严0OrO10l0OlO0O0O00．5．严0r0r0Or0Or10l010’O0．5．严0r．r为系统采样时间；∞(后一1)为系统误差；n(五)伪量测误差。由于伪测距方法是有偏的，因此本文去偏方法H。o对单机运动测距模型进行改进处理，实现了单机运动测距的无偏定位。2仿真分析
49、2．1测角误差影响假设载机目标机的初始距离为70km，目标机以1M的速度向载机接近，载机过载为39。测角精度为图2不同测角误差的影响仿真分析结果图(1mrad)分别为1mraud和O．5m瑚ld情况下分别采
