阅读说明：本技术 一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法 (Sight line correction method for offset installation of target simulator and optical seeker on five-axis turntable ) 是由 张宇 王晓雷 刘柏廷 马一原 雷杰 张帅 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法,该方法构建目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统；确定弹目视线角；基于视线仿真系统,根据弹目视线角,进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本申请提供的方法,首先,构建仿真系统,然后,确定弹目视线角。最后完成侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本发明针对目标模拟器、光学导引头与三轴转台回转中心不重合的问题,提出了视线角的修正方法,解决了目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的视线仿真难点,弥补了现有的视线仿真方法的不足。(The application provides a sight line correction method for mounting a target simulator and an optical seeker on a five-axis turntable in an offset manner, wherein the sight line correction method comprises the steps of constructing a sight line simulation system for mounting the target simulator and the optical seeker on the five-axis turntable in the offset manner; determining the visual line angle of the bullet; and based on a sight simulation system, according to the line-of-sight angle of the bullet, performing lateral offset biaxial rotary table driving model derivation. According to the method, firstly, a simulation system is constructed, and then the line-of-sight angle of the bullet is determined. And finally, the derivation of the lateral offset two-axis turntable driving model is completed. Aiming at the problem that a target simulator, an optical seeker and a three-axis turntable rotation center are not coincident, the invention provides a line-of-sight angle correction method, solves the line-of-sight simulation difficulty that the target simulator and the optical seeker are installed on a five-axis turntable in a biased mode, and makes up the defects of the existing line-of-sight simulation method.)

一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修 正方法

技术领域

本发明涉及目标模拟器目标位置修正技术领域，尤其涉及一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法。

背景技术

在光学制导半实物仿真中，弹目视线的模拟通常是由五轴转台中的两轴转台或独立的目标运动模拟装置实现。目标模拟器的安装，通常是视线转动的回转中心、光学导引头的回转中心、三轴转台的回转中心是重合的，这种情况下可以根据导弹和目标空间位置的几何关系计算视线高低角和方位角，然后直接驱动安装目标模拟器的设备即可。

在一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的半实物仿真中，目标模拟器偏置安装在两轴转台一侧，导致视线转动回转中心与三轴转台回转中心不重合。同时光学导引头偏置安装在三轴转台上，光轴与弹轴平行但不重合，导致光学导引头回转中心与三轴转台回转中心不重合。针对由目标模拟器和光学导引头偏置安装导致的回转中心不重合而造成的视线角偏差，现有的弹目视线模拟方法无法进行修正。

发明内容

为解决上述问题，本申请实施例提供了一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法，所述方法包括：

构建目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统；

确定弹目视线角；

基于所述视线仿真系统，根据所述弹目视线角，进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导。

可选地，所述视线仿真系统，包括：天球幕、仿真计算机、五轴转台、目标模拟器、光学导引头；

其中，所述仿真计算机，用于完成弹目视线角的计算与五轴转台的控制；

所述五轴转台包括：三轴转台、侧向偏置二轴转台；

所述五轴转台位于所述天球幕内

所述目标模拟器偏置安装在五轴转台的侧向偏置二轴转台上；

所述光学导引头偏置安装在五轴转台的三轴转台上；

所述三轴转台的回转中心位于所述天球幕球心；

所述三轴转台回转中心到所述光学导引头的光轴距离为a，所述述三轴转台回转中心到所述目标模拟器的光轴距离为b，所述a，b与所述天球幕的半径R相同。

可选地，所述确定弹目视线角，包括：

根据导弹的空间位置(x_m，y_m，z_m)和目标的空间位置(x_t，y_t，z_t)几何关系，通过如下公式确定弹目视线高低角α和视线方位角β：

Δx＝x_t-x_m，Δy＝y_t-y_m，Δz＝z_t-z_m；

α＝arctan(Δy/ΔR)；

β＝arctan(Δz/Δx)；

其中，Δx，Δy，Δz分别是导弹和目标的位置偏差，ΔR为中间计算量无物理含义。

可选地，所述基于所述视线仿真系统，根据所述弹目视线角，进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导，包括：

三轴转台经过(α，β)旋转后，求解光学导引头中心O_S1位置；

求解所述目标模拟器投射于所述天球幕的P₀点；

求解弹目视线角所对应的直线与所述天球幕的交点P₁；

确定O_S1P₁连线与所述天球幕的交点P；

确定所述三轴转台的回转中心到P点的视线角(α₁，β₁)；

根据所述视线角(α₁，β₁)确定所述侧向偏置二轴转台驱动指令角(α_T，β_T)。

可选地，所述三轴转台经过(α，β)旋转后，求解光学导引头中心O_S1位置，包括：

O_S1＝[x_S1，y_S1，z_S1]；

其中，

可选地，所述求解所述目标模拟器投射于所述天球幕的P₀点，包括：

P₀＝[x_P0，y_P0，z_P0]；

可选地，所述求解弹目视线角所对应的直线与所述天球幕的交点P₁，包括：

P₁＝[x_P1，y_P1，z_P1]；

可选地，所述确定O_S1P₁连线与所述天球幕的交点P，包括：

根据如下方程式得到P(x_P，y_P，z_P)：

x²+y²+z²＝R²。

可选地，所述确定所述三轴转台的回转中心到P点的视线角(α₁，β₁)，包括：

可选地，所述根据所述视线角(α₁，β₁)确定所述侧向偏置二轴转台驱动指令角(α_T，β_T)，包括：

有益效果如下：

本申请提供的方法构建目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统；确定弹目视线角；基于视线仿真系统，根据弹目视线角，进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本申请提供的方法，首先，构建仿真系统，然后，确定弹目视线角。最后完成侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本发明针对目标模拟器、光学导引头与三轴转台回转中心不重合的问题，提出了视线角的修正方法，解决了目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的视线仿真难点，弥补了现有的视线仿真方法的不足。

附图说明

下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：

图1示出了本申请一实施例提供的目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法的流程示意图；

图2示出了本申请一实施例提供的一种目标模拟器和导引头偏置安装在五轴转台的视线修正示意图。

具体实施方式

在一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的半实物仿真中，目标模拟器偏置安装在两轴转台一侧，导致视线转动回转中心与三轴转台回转中心不重合。同时光学导引头偏置安装在三轴转台上，光轴与弹轴平行但不重合，导致光学导引头回转中心与三轴转台回转中心不重合。针对由目标模拟器和光学导引头偏置安装导致的回转中心不重合而造成的视线角偏差，现有的弹目视线模拟方法无法进行修正。

为了解决现有方法无法同时修正目标模拟器和导引头偏置安装带来的视线角偏差的问题，本申请提供一种目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法。

参见图1，本实施例提供的目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线修正方法实现流程如下：

101，构建目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统。

具体的，视线仿真系统，包括：天球幕、仿真计算机、五轴转台、目标模拟器、光学导引头。

其中，仿真计算机，用于完成弹目视线角的计算与五轴转台的控制。

五轴转台包括：三轴转台、侧向偏置二轴转台。

五轴转台位于天球幕内

目标模拟器偏置安装在五轴转台的侧向偏置二轴转台上。

光学导引头偏置安装在五轴转台的三轴转台上。

三轴转台的回转中心位于天球幕球心。

三轴转台回转中心到光学导引头的光轴距离为a，述三轴转台回转中心到目标模拟器的光轴距离为b，a，b与天球幕的半径R相同。

例如，目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统包括：天球幕、仿真计算机、五轴转台、目标模拟器、光学导引头。其中五轴转台，包括：三轴转台、侧向偏置二轴转台。仿真计算机的功能是完成弹目视线角的计算与五轴转台的控制，光学导引头偏置安装在五轴转台的三轴转台上，目标模拟器偏置安装在五轴转台的侧向偏置二轴转台上。五轴转台位于半径为R的半球形天球幕内，三轴转台的回转中心位于天球幕球心，三轴转台回转中心到光学导引头光轴距离为a，到目标模拟器光轴距离为b，三者高度相同。

102，确定弹目视线角。

设导弹的空间位置为(x_m，y_m，z_m)，目标的空间位置为(x_t，y_t，z_t)，根据导弹的空间位置(x_m，y_m，z_m)和目标的空间位置(x_t，y_t，z_t)几何关系，通过如下公式确定弹目视线高低角α和视线方位角β：

Δx＝x_t-x_m，Δy＝y_t-y_m，Δz＝z_t-z_m。

α＝arctan(Δy/ΔR)。

β＝arctan(Δz/Δx)。

其中，Δx，Δy，Δz分别是导弹和目标的位置偏差，ΔR为中间计算量无物理含义。

103，基于视线仿真系统，根据弹目视线角，进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导。

模型输入：弹目视线(α，β)；

模型输出：侧向偏置二轴转台控制指令(α_T，β_T)。

设三轴转台回转中心为O点，三轴转台和侧向偏置二轴转台在零位时，光学导引头回转中心位于O_S点，目标模拟器中心位于O_T点。假设光学导引头回转中心与三轴转台回转中心重合时，为产生需要的视线角(α，β)，此时目标需应投射于天球幕的P₀点，同时三轴转台应转过角度(α，β)(俯仰角，偏航角)。当光学导引头偏置安装时，三轴转台经过(α，β)旋转后，O_S点运动至O_S1点，为保证产生的视线角不变(即保证直线OP₀ P O_S1P₁)，目标必须投射到连线O_S1P₁与天球幕的交点P。此时OP连线的视线角为(α₁，β₁)。为实现目标模拟器在P点投影，侧向偏置二轴转台需要转过角度为(α_T，β_T)。P点在过天球幕球心水平面投影为P₁点。以上所有角度均以实验室坐标系(o-xyz)为基准，三轴转台只针对立式转台。

本步骤的实现过程包括但不限于：

1、三轴转台经过(α，β)旋转后，求解光学导引头中心O_S1位置。

由于光学导引头不在三轴转台回转中心，当三轴转台的俯仰角和偏航角均为0时，O_S在实验室坐标系下的投影为：O_S＝[0，0，a]^T；

当三轴转台的俯仰角和偏航角分别转过(α，β)，光学导引头回转中心在实验室坐标系下的投影为：

OS1＝[x_S1，y_S1，z_S1]＝L[α]·L[β]·[0，0，a]^T。

其中，

基于上述两式可得

2、求解目标模拟器投射于天球幕的P₀点。

P₀＝[x_P0，y_P0，z_P0]。

3、求解弹目视线角所对应的直线与天球幕的交点P₁。

如2中OP₀P₁O_S1为平行四边形，可以得出P₁点计算公式：

P₁＝[x_P1，y_P1，z_P1]。

4、确定O_S1P₁连线与天球幕的交点P。

根据如下方程式得到P(x_P，y_P，z_P)：

PP₁连线方程：

天球幕方程：x²+y²+z²＝R²。

5、确定三轴转台的回转中心到P点的视线角(α₁，β₁)。

6、根据视线角(α₁，β₁)确定侧向偏置二轴转台驱动指令角(α_T，β_T)。

根据图2可得到目标投射位置和侧向偏置二轴转台驱动指令角满足以下关系：

根据上述2式得到侧向偏置二轴转台驱动指令角为：

至此，实现了目标模拟器和导引头偏置安装在五轴转台的视线修正。

本发明针对目标模拟器、光学导引头与三轴转台回转中心不重合的问题，提出了视线角的补偿计算方法，解决了目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的视线仿真难点，弥补了现有的视线仿真方法的不足。

有益效果：

本申请提供的方法构建目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台的视线仿真系统；确定弹目视线角；基于视线仿真系统，根据弹目视线角，进行侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本申请提供的方法，首先，构建仿真系统，然后，确定弹目视线角。最后完成侧向偏置二轴转台驱动模型推导。本发明针对目标模拟器、光学导引头与三轴转台回转中心不重合的问题，提出了视线角的修正方法，解决了目标模拟器和光学导引头偏置安装在五轴转台上的视线仿真难点，弥补了现有的视线仿真方法的不足。