用BP网的跟踪误差辨识建模及跟踪性能评价

　　0 引 言

　　目前对光电经纬仪电视、红外跟踪伺服系统性能室内检测方法主要有光学动态靶标检测、等效正弦引导检测两种方法[1]。光学动态靶标只能提供近似正弦运动目标，而非等效正弦目标，目标运动的高阶导数很大，无法真实检测和有效评价光电设备的跟踪性能。而等效正弦检测没有相关的检测设备只能通过被检设备的数据引导完成，亦不能直接检测电视跟踪系统动态跟踪性能。

　　本文提出了建立光电经纬仪跟踪误差等效模型，并利用等效模型根据光电经纬仪指标要求设计等效正弦信号[2]作为测试信号输入到所建立的模型中得到等效跟踪误差并据此评价其跟踪性能的检测方法。跟踪误差等效模型采用了 BP 网络结构。为了准确建立跟踪误差等效模型，需要对光电经纬仪动态特性进行连续激励来获取满足系统辨识条件的辨识样本，提出采用动态靶标目标做连续调频运动来获取 BP 神经网络的训练样本。文中通过仿真和试验，验证了利用该方法对光电经纬仪跟踪性能评价的可行性。

　　1 跟踪误差等效模型辨识原理、试验设计

　　1.1 系统辨识原理

　　所谓辨识就是通过测取研究对象在人为输入作用下的输出响应，或设备正常运行时的输入输出数据记录，加以必要的数据处理和数学计算得出研究对象的数学模型[3]。在对光电经纬仪伺服系统进行辨识过程中只关心系统的整体特性，则把整个光电经纬仪看成一个“黑盒”。输入信息为目标信号，目前室内检测时有效的信号只有动态靶标模拟目标，输出则为跟踪方位或俯仰方向的跟踪误差(本文为叙说方便仅以方位角为例进行描述)，则辨识原理如图1。

　　1.2 辨识实验条件

　　对光电经纬仪跟踪误差等效模型进行辨识，需要满足一定的条件，主要包括输入输出信号可测量、采样时间、辨识时间(数据长度)、开环或闭环辨识等问题。为使获得的辨识样本满足系统辨识要求，要求输入信号能够对光电经纬仪的动态特性持续激励[4]。而目前利用动态靶标检测时目标多工作在匀速圆周运动状态，运动速率恒定、频率单一，不能满足系统辨识所需的输入信号要求，为此提出了动态靶标连续调频运动模型。图2 是动态靶标与光电经纬仪空间运动关系。动态靶标在垂直于 OR 轴线的平面内作圆周运动。由球面三角定理可得方位角A、俯仰角 E 将随 θ=ωt按式(1)、式(2)变化：

　　动态靶标目标连续调频运动模型就是动态靶标在运动过程中使 ω 按照一定的规律变化，比如按式(3)变化。α 和 β 为常数，根据被检设备的指标具体设置。