專利名稱：航空遙感器目標(biāo)指向定位角的計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種目標(biāo)指向定位角的計算方法，具體涉及采用航空遙感器時待拍攝目標(biāo)指向定位角的計算方法。
背景技術(shù)：
航空遙感器對地面預(yù)定目標(biāo)拍照時，需首先根據(jù)航空遙感器所在位置的地理坐標(biāo)、待拍照目標(biāo)地理坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息計算出航空遙感器伺服指向機(jī)構(gòu)的指向定位角，然后控制指向機(jī)構(gòu)運(yùn)動到計算出的指向角度位置，最終實(shí)現(xiàn)對地面預(yù)定目標(biāo)成像。為保證成像的快速性及成像位置的準(zhǔn)確性，要求在進(jìn)行目標(biāo)指向定位角計算時， 計算結(jié)果精度高且計算速度快。在進(jìn)行指向定位角的計算過程中，需執(zhí)行反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，當(dāng)航空遙感器中采用的微處理器工作頻率較低時，直接采用高級語言中提供的庫函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的方式，其計算時間較長；利用泰勒公式展開的方式雖然可將復(fù)雜的三角函數(shù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為乘除運(yùn)算，進(jìn)而適當(dāng)縮短計算時間，但由于其計算精度同乘除法的運(yùn)算次數(shù)成反比，為減少運(yùn)算次數(shù)而減少展開級數(shù)的同時，也降低了運(yùn)算精度，因此，航空遙感器在進(jìn)行快速反正切函數(shù)運(yùn)算時，一般采用查表的工作方式。由于正切函數(shù)具有單調(diào)遞增特性，且隨著角度增大，其數(shù)值遞增程度越大，當(dāng)角度為90°時，其對應(yīng)的正切值增加到正無窮大。因此采用查表方式進(jìn)行正切函數(shù)的逆運(yùn)算——反正切函數(shù)的計算時，若采用傳統(tǒng)的查表方式，按正切值成比例遞增的原則設(shè)置表格結(jié)構(gòu)，在表中存放角度值，則難以根據(jù)角度對應(yīng)的正切值查找到均勻分布的角度，進(jìn)而導(dǎo)致目標(biāo)指向定位角計算結(jié)果的精度難以滿足系統(tǒng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決因正切函數(shù)具有單調(diào)遞增特性而難以用傳統(tǒng)查表方式獲得高精度的目標(biāo)指向定位角的問題，提供一種航空遙感器目標(biāo)指向定位角的計算方法。航空遙感器目標(biāo)指向定位角的計算方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、采用坐標(biāo)平移的方法將待拍攝目標(biāo)在地理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到航空遙感器所在的載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，所述待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算公式用公式一表示為公式-
(cosOcos/cos0sin,-sin0 、廣廣
y = -cos^psin^ + sin^psin^cos^ cosqKosy + sin^psin^sin^ sin^pcosi ζ J I sin^psin^ + cos^psin^cos^ -sin^pcos^ + cos^psin^sin^ cos^pcosi
VA式中Y為航向角，θ為俯仰角，爐為滾動角；()(。，Y0, Z0)為航空遙感器所在位置的地理坐標(biāo)；(X，y，ζ)為待拍攝目標(biāo)在地理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；(X' , y' , ζ')為待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；步驟二、根據(jù)步驟一所述的待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)獲得目標(biāo)指向定位角，所述目標(biāo)指向定位角用公式二和公式三表示為
權(quán)利要求
1.航空遙感器成像時目標(biāo)指向定位角的計算方法，其特征是，該方法包括以下步驟 步驟一、采用坐標(biāo)平移的方法將待拍攝目標(biāo)在地理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到航空遙感器所在的載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，所述待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計算公式用公式一表示為 式中為航向角，θ為俯仰角，爐為滾動角；OCtl，Y0, Z0)為航空遙感器所在位置的地理坐標(biāo)；(X，y，ζ)為待拍攝目標(biāo)在地理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；(X' ,y' ,ζ')為待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；步驟二、根據(jù)步驟一所述的待拍攝目標(biāo)在載機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)獲得目標(biāo)指向定位角， 所述目標(biāo)指向定位角用公式二和公式三表示為 式中α為垂直飛行方向的旋轉(zhuǎn)角；β為沿飛行方向的旋轉(zhuǎn)角； 所述目標(biāo)指向定位角通過逆向查表結(jié)構(gòu)和二分查找法獲得，具體步驟為 步驟a:設(shè)置總表結(jié)構(gòu)，將待查數(shù)據(jù)的正切值按角度均勻遞增的順序放入總表中，將所述總表分成多個子表，確定每個子表的表首地址；步驟b 采用順序查找法確定待查數(shù)據(jù)所屬的子表在總表中的偏移量地址；然后采用二分法進(jìn)行查找，獲得與待查數(shù)據(jù)相等或相近角度的正切值在子表中的地址；步驟c:根據(jù)步驟b所述子表在總表中的偏移量地址、與待查數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)正切值在子表中的地址及總表中設(shè)置的角度間隔計算待查數(shù)據(jù)的角度，所述待查數(shù)據(jù)的角度為目標(biāo)指向定位角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空遙感器成像時目標(biāo)指向定位角的計算方法，其特征在于，所述子表中間地址的計算公式用公式四表示公式四Addr中=Addr表首+L/2式中L表示表長，計算公式用公式五表示 公式五L = Addr表尾-Addr表首+1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空遙感器成像時目標(biāo)指向定位角的計算方法，其特征在于，步驟A所述的將待查數(shù)據(jù)的正切值按角度均勻遞增的順序放入表中，設(shè)置多個子表的具體原則為以待查數(shù)據(jù)的正切值占用1 2個字節(jié)為原則，并將待查數(shù)據(jù)的正切值按不同的放大倍數(shù)放入不同的子表中，相同子表中的數(shù)據(jù)正切值的放大倍數(shù)相同，所述相同子表中的數(shù)據(jù)正切值的高字節(jié)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航空遙感器成像時目標(biāo)指向定位角的計算方法，其特征在于，步驟c所述的待查數(shù)據(jù)角度的計算方法為子表在總表中的偏移量地址與與待查數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)正切值在子表中的相對位置求和后與總表中設(shè)置的角度間隔相除。
全文摘要
航空遙感器成像時目標(biāo)指向定位角的計算方法，涉及一種目標(biāo)指向定位角的計算方法，它解決解決因正切函數(shù)具有單調(diào)遞增特性而難以用傳統(tǒng)查表方式獲得高精度的目標(biāo)指向定位角的問題，該方法首先通過坐標(biāo)變換的方式將待拍照目標(biāo)從地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到載機(jī)坐標(biāo)系，然后在載機(jī)坐標(biāo)系采用反正切函數(shù)計算的方法求得目標(biāo)指向角。為實(shí)現(xiàn)反正切函數(shù)計算結(jié)果的快速性和精確性，提出了一種快速查表方式，根據(jù)精度要求按角度均勻遞增的順序?qū)⒏鱾€角度對應(yīng)的正切值排列在表內(nèi)建立多個有序表，采用順序查找的方式和二分法查找方法獲得待拍照目標(biāo)的指向定位角。本發(fā)明減少了計算時間，最終實(shí)現(xiàn)了航空遙感器目標(biāo)指向定位角計算的快速性和精確性。
文檔編號G01C1/00GK102252649SQ20111009551
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者修吉宏, 李軍, 李友一, 汪龍祺, 陳黎, 黃浦 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所