一种弹载探测器高度测量方法、装置、设备和介质

本发明涉及gnss-r应用，特别涉及一种弹载探测器高度测量方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、远程制导导弹需要根据具体任务在特定高程进行引爆，提升精确打击能力，因此，需要对导弹进行高精度、实时载弹高程测量。

2、现有的技术中，基于雷达高度表对弹载探测器进行高度测量、过载延时对弹载探测器进行高度测量、气压高度表对弹载探测器进行高度测量和激光高度表对弹载探测器进行测量等方法，虽然解决了弹载探测器测高的难题，但存在实时性不高、测量的姿态精度低和性能不稳定等问题，难以满足高远程制导导弹的性能要求。而基于gnss信号来确定弹载探测器高度的方法虽然可以有效提高响应速度和精度，但当卫星信号中断或地形导致短时遮挡频繁，对系统的实时测高稳定性造成影响。

3、因此，亟需一种稳定性更强的弹载探测器高度测量方法。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种弹载探测器高度测量方法、装置、设备和介质，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、本发明实施例的第一方面，公开了一种弹载探测器高度测量方法，所述方法包括：

3、接收所述弹载探测器的实时反射信号，对所述实时反射信号进行处理，得到实时反射信号波形；

4、将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，所述仿真反射信号波形是弹载探测器在目标引爆位置的仿真反射信号波形；

5、在所述实时反射信号波形与所述仿真反射信号波形匹配成功的情况下，确定所述弹载探测器的高度达到所述目标引爆位置。

6、可选地，所述对所述实时反射信号进行处理，得到实时反射信号波形，包括：

7、对所述实时反射信号进行混频处理，得到零中频信号，并所述将零中频信号进行降采样，得到降采样后的零中频信号；

8、读取所述实时反射信号的伪码，将所述伪码和所述降采样后的零中频信号进行相干计算和非相干计算，完成伪码解调；

9、对所述完成伪码解调后的信号进行快速傅里叶运算，得到所述实时反射信号波形。

10、可选地，通过以下方式生成所述目标引爆位置的仿真反射信号波形：

11、根据所述目标引爆位置的定位信息，定义观测几何信息；

12、基于所述观测几何信息，利用地球物理数据库的土壤湿度、植被光学深度、表面粗糙度查找表，计算反射系数和散射系数；

13、根据所述反射系数和散射系数、所述观测几何信息、功率参数和噪声模型进行计算，得到仿真反射信号波形。

14、可选地，所述根据所述目标引爆位置的定位信息，定义观测几何信息，包括：

15、根据全球数字高程模型和所述目标引爆位置的定位信息，计算在地球坐标系下gnss卫星和信号接收机的位置和速度，对观测闪烁区域进行定义，所述观测闪烁区域包括：目标引爆位置和目标引爆位置附近的区域。

16、可选地，所述根据所述反射系数和散射系数、所述观测几何信息、功率参数和噪声模型进行计算，得到仿真反射信号波形，包括：

17、根据所述观测几何信息、所述功率参数和所述噪声模型计算初始的仿真反射信号波形；

18、利用所述反射系数和所述散射系数对所述初始的仿真反射信号波形进行修正，得到仿真反射信号波形。

19、可选地，所述将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，包括：

20、分别对所述实时反射信号波形和所述仿真反射信号波形进行截取，得到局部实时反射信号波形和局部仿真反射信号波形；

21、基于所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形进行皮尔森系数计算，得到皮尔森系数计算值；

22、将所述皮尔森系数计算值与皮尔森匹配阈值进行比较，得到匹配结果。

23、可选地，所述分别对所述实时反射信号波形和所述仿真反射信号波形进行截取，包括：

24、确定所述实时反射信号波形功率峰值对应码元，截取码元前后的有效实时反射信号波形作为局部实时反射信号波形；

25、确定所述仿真反射信号波形功率峰值对应码元，截取码元前后的有效仿真反射信号波形作为局部仿真反射信号波形。

26、可选地，所述基于所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形进行皮尔森系数计算，得到皮尔森系数计算值，包括：

27、按照目标采样频率，分别在所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形中采集n个离散点；

28、基于所述局部实时反射信号波形的n个离散点和所述局部仿真反射信号波形的n个离散点，计算出皮尔森系数计算值。

29、可选地，所述按照目标采样频率，分别在所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形中采集n个离散点，包括：

30、利用蒙特卡洛积分确定波形区间内的目标采样频率，按照所述目标采样频率分别在所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形中采集n个离散点。

31、可选地，所述将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，包括：

32、对所述实时反射信号波形进行高斯滤波处理，得到滤波后的实时反射信号波形；

33、基于所述滤波后的实时反射信号波形和所述仿真反射信号波形进行匹配。

34、可选地，所述将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，包括：

35、对所述仿真反射信号波形和所述实时反射信号波形进行幅值归一化处理；

36、基于幅值归一化处理的仿真反射信号波形和幅值归一化处理的实时反射信号波形进行波形匹配。

37、可选地，所述对所述仿真反射信号波形和所述实时反射信号波形进行幅值归一化处理，包括：

38、将所述仿真反射信号波形值除以所述仿真反射信号波形幅值最大值，得到幅值归一化处理的仿真反射信号波形；

39、将所述实时反射信号波形值除以所述实时反射信号波形幅值最大值，得到幅值归一化处理的实时反射信号波形。

40、可选地，所述基于所述局部实时反射信号波形的n个离散点和所述局部仿真反射信号波形的n个离散点，计算出皮尔森系数计算值，包括：

41、分别计算所述局部实时反射信号波形的n个离散点的均值，和所述局部仿真反射信号波形n个离散点的均值；

42、基于所述均值和所述n个离散点，计算所述局部实时反射信号波形n个离散点与所述局部仿真反射信号波形n个离散点之间的协方差，和各自的标准差；

43、基于所述协方差和所述标准差，计算出皮尔森系数计算值。

44、可选地，所述基于所述协方差和所述标准差，计算出皮尔森系数计算值，包括：

45、将所述标准差除以所述协方差得到皮尔森系数计算值，表示为：

46、

47、其中，为皮尔森系数计算值，为所述局部实时反射信号波形n个离散点与所述局部仿真反射信号波形n个离散点之间的协方差，为局部实时反射信号波形n个离散点的标准差，为局部仿真反射信号波形n个离散点的标准差。

48、可选地，所述的方法还包括：

49、在所述皮尔森系数计算值小于所述皮尔森匹配阈值的情况下，改变所述局部仿真反射信号波形和所述局部实时反射信号波形的目标采样频率；

50、按照改变后的目标采样频率分别对所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形进行采样，得到所述局部仿真反射信号波形和所述局部实时反射信号波形各自的m个离散点；

51、基于所述局部实时反射信号波形的m个离散点和所述局部仿真反射信号波形的m个离散点，计算出皮尔森系数计算值。

52、可选地，所述将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，包括：

53、根据预设的时间间隔多次对所述实时反射信号波形和所述仿真反射信号波形和进行截取，得到局部实时反射信号波形和局部仿真反射信号波形；

54、基于所述局部实时反射信号波形和所述局部仿真反射信号波形进行匹配，直到匹配成功。

55、可选地，所述皮尔森匹配阈值，是根据实时反射信号波形的信噪比设计的皮尔森匹配阈值。

56、可选地，所述弹载探测器的实时反射信号，是利用北斗导航系统信号作为信号源得到的弹载探测器的实时反射信号。

57、本发明实施例的第二方面，公开了一种弹载探测器高度测量装置，所述装置包括：

58、处理模块，用于接收所述弹载探测器的实时反射信号，对所述实时反射信号进行处理，得到实时反射信号波形；

59、匹配模块，用于将所述实时反射信号波形与预先生成的仿真反射信号波形进行波形匹配，所述仿真反射信号波形是弹载探测器在目标引爆位置的仿真反射信号波形；

60、确定模块，用于在所述实时反射信号波形与所述仿真反射信号波形匹配成功的情况下，确实所述弹载探测器的高度达到所述目标引爆位置。

61、本发明实施例的第三方面，公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行时实现如本发明实施例第一方面所述的弹载探测器高度测量方法。

62、本发明实施例的第四方面，公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面所述的弹载探测器高度测量方法。

63、本发明实施例包括以下优点：

64、在本发明实施例中，基于弹载探测器反射信号波形匹配的方法测量弹载探测器的高度，首先接收所述弹载探测器的实时反射信号，对所述实时反射信号进行处理，得到实时反射信号波形，然后将所述实时反射信号波形与预先生成的目标引爆位置的仿真反射信号波形进行波形匹配，在所述实时反射信号波形与所述仿真反射信号波形匹配成功的情况下，确定弹载探测器的高度达到目标引爆位置。相较于传统gnss反射信号测高方法，基于波形匹配的方法测量弹载探测器的高度不需要实时定位解算测高，响应速度更快，对于高速制导导弹的即时爆炸特点适应性更强；基于整体波形进行匹配克服了地形复杂时卫星信号遮蔽导致无法实时测量弹载高程的可能性，提升了弹载环境下引信引爆的稳定性。