基于加权因子的光电经纬仪航迹测量

　　0　引言

　　光电经纬仪具有实时性强、精度高、不受航空尾焰干扰等特点,是国内外靶场中广泛使用的一种测量方法,具有直观、准确性高等其它测量方式无法取代的优点。在外场校飞和操作受训练的时候,通常采样信号弹、气球靶、无人飞机系统初步性能检测,然后使用待测实弹或特性相似的实弹进行实验。信号弹所产生的目标图像质量较好,但目标机动性较强,且只有可见光探测器可以进行目标提取;气球靶仿真时,目标运动很慢,目标飞行时不具有明显、光滑的目标轨迹;无人飞机,产生的目标图像为平面,同导弹的目标图像不同,无论打信号弹还是采用无人飞机成本都很高;利用实弹测试不但成本高,而且风险也大,试验结果难以再现。

　　大部分的光电经纬仪没有测距功能,需要至少2台交会定位,再平滑出速度数据[1]。测量元素是仪器的方位角和高低角,采用交会测量方法可确定空间运动目标的瞬时坐标[2]。传统的目标飞行姿态测量方式是通过解算出目标的首、尾点空间坐标参数,利用空间几何投影关系获得目标的姿态参数。理论上,对于空间的运动目标,利用2个不同经纬仪测量站的观测数据,就可以确定其在某一时刻的空间位置。但实际上,很多试验场所都是采用3台甚至4台经纬仪同时跟踪目标,然后选取其中2组观测数据进行交会。在试验中,有时会出现某台经纬仪测量站丢失目标的情况[3]。而当目标位于2台经纬仪基线上方或者较远的位置,则此方法不可取

    　本文通过异面定位模型测量减少误差,再对测量进行加权因子优化,调整因外界变化而引起距离的测量变化,这样可快速确定目标的准确位置,并且减少虚假目标航迹。

　　1　加权因子航迹测量

　　1·1　定位模型

　　由空中目标和测量点,可得目标在测量系中的坐标关系,如图1所示为2台经纬仪对目标跟踪的测量,其中O1,O2为2台经纬仪的透镜中心, 2点同一的水平距离为d,A1,A2为2台经纬仪对空中目标M的观测方位角,E1,E2为仰视角4。

　　当2台光电经纬仪的测角精度相同时,M的垂直投影M′为光电经纬仪的中点,克服了常规交会方法中由于目标大小引起的空间直线不相交的弊端。

　　1·2　航迹最优加权因子确定

　　如果相交的情况因为大气折射误差、指向误差和设备系统误差等影响很难做到每组交会数据都是在主光轴相交的情况下产生的,因此存在着异面误差,即d→∞,异面交会测量数据失效,需要对目标进行测量优化[5]。

　　设n只经纬仪的测量方差分别为σ21,σ22,…,σ2n,待估计测量的目标真值为M,要求其测量值M1,M2…Mn相互独立,均为M的无偏估计,各经纬仪加权因子为w1,w2,…,wn,