一种导弹飞行弹道的解算方法、系统及终端设备与流程

本发明属于数据处理技术领域，尤其涉及一种导弹飞行弹道的解算方法、系统及终端设备。

背景技术：

导弹的飞行状态直接影响导弹发射的精准度，以及导弹发射出去之后产生的效果，而导弹的飞行状态可以通过飞行弹道反映出来，分析导弹的飞行状态可以判断导弹的飞行性能，进而优化导弹的飞行性能。

现有技术对导弹的飞行弹道的分析存在不准确等缺点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种导弹飞行弹道的解算方法、系统及终端设备，以解决现有技术中存在的对导弹的飞行弹道的分析不准确的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种导弹飞行弹道的解算方法，包括：

获取导弹按预设时间发出的信号的真实数据信息，所述真实数据信息包括：导弹的方位角、导弹的俯仰角、信号到达时间、信号到达频率、信号发出频率和斜距；

根据所述真实数据信息和电磁波传输速度，计算得到不同时间的所述导弹的状态数据，所述状态数据包括方位角速度、俯仰角速度和径向速度；

根据所述状态数据和所述真实数据信息，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论极坐标；

根据所述理论极坐标，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论位置；

根据所述真实数据信息，计算得到当前导弹的真实位置；

利用所述导弹的理论位置和所述真实位置，绘制导弹的理论飞行弹道和真实飞行弹道。

本发明实施例的第二方面提供了一种弹道的解算系统，包括：

数据获取模块，用于获取导弹按预设时间发出的信号的真实数据信息，所述真实数据信息包括：导弹的方位角、导弹的俯仰角、信号到达时间、信号到达频率、信号发出频率和斜距；

第一计算模块，用于根据所述真实数据信息和电磁波传输速度，计算得到不同时间的所述导弹的状态数据，所述状态数据包括方位角速度、俯仰角速度和径向速度；

第二计算模块，用于根据所述状态数据和所述真实数据信息，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论极坐标；

第三计算模块，用于根据所述理论极坐标，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论位置；

第四计算模块，用于根据所述真实数据信息，计算得到当前导弹的真实位置；

图像生成模块，用于利用所述导弹的理论位置和所述真实位置，绘制导弹的理论飞行弹道和真实飞行弹道。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述导弹飞行弹道的解算方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述导弹飞行弹道的解算方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过获取到的导弹真实飞行数据，得到真实的飞行弹道，通过真实的飞行数据得到导弹的理论坐标，进而绘制导弹的理论飞行弹道，本发明能准确得到导弹的真实得性弹道和理论飞行弹道。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一个实施例提供的导弹发射点、导弹以及地面采集装置的坐标示意图；

图2是本发明的一个实施例提供的导弹飞行弹道的解算方法的实现流程示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的图1中步骤s102的实现流程示意图；

图4是本发明的一个实施例提供的弹道的解算系统的示例图；

图5是本发明的一个实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

图1给出了导弹发射点、导弹以及地面采集装置的示意图。

图2示出了本发明一实施例所提供的导弹飞行弹道的解算方法的实现流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图2所示，本发明实施例所提供的一种导弹飞行弹道的解算方法，包括：

在步骤s101中，获取导弹按预设时间发出的信号的真实数据信息，所述真实数据信息包括：导弹的方位角、导弹的俯仰角、信号到达时间、信号到达频率、信号发出频率和斜距。

在本实施例中，预设时间为导弹发出信号的周期。导弹按一定的周期发出信号，地面采集装置接收导弹发出的真实数据信息。

在本实施例中，可以根据当前接收到的真实数据信息，得到导弹飞行的真实极坐标。

在步骤s102中，根据所述真实数据信息和电磁波传输速度，计算得到不同时间的所述导弹的状态数据，所述状态数据包括方位角速度、俯仰角速度和径向速度。

在步骤s103中，根据所述状态数据和所述真实数据信息，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论极坐标。

在本实施例中，接收到的当前时间点的真实数据信息和计算得到的状态数据，能计算得到下一次发出信号时的理论极坐标。根据下一次接收到的真实数据信息和对应的状态数据，又可以计算出下一次之后的一次发出信号时的理论极坐标，依次类推能计算出所有时间点理论极坐标。

在步骤s104中，根据所述理论极坐标，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论位置。

在步骤s105中，根据所述真实数据信息，计算得到当前导弹的真实位置。

在本实施例中，利用真实数据信息中的斜距、导弹的方位角和导弹的俯仰角，可以知道导弹的真实极坐标，利用真实极坐标可以计算出导弹飞行的真实位置。

在步骤s106中，利用所述导弹的理论位置和所述真实位置，绘制导弹的理论飞行弹道和真实飞行弹道。

在本发明实施例中，根据接收到的真实数据信息，能计算并绘制出导弹飞行的真实飞行弹道和理论飞行弹道，通过分析真实飞行弹道和理论飞行弹道可以知道导弹的飞行性能，进而指导优化飞行性能。

在本发明的一个实施例中，步骤s101之后还包括：

利用斜距、导弹的方位角和导弹的俯仰角，计算得到导弹飞行的真实极坐标。

yk¹＝(αk、βk、rk)

其中，yk¹为当前导弹的真实极坐标，αk为方位角，βk为俯仰角，rk为斜距。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，步骤s102包括：

在步骤s201中，利用所述方位角和所述信号到达时间，计算得到所述方位角速度。

在本实施例中，将方位角做时间的导数得到方位角速度。

在步骤s202中，利用所述俯仰角和所述信号到达时间，计算得到所述俯仰角速度。

在本实施例中，将俯仰角做时间的导数得到俯仰角速度。

在步骤s203中，利用所述信号到达频率、所述信号发出频率和所述电磁波传输速度，计算得到所述径向速度。

在本实施例中，对方位角速度做时间的导数，可以得到方位角加速度；对俯仰角速度做时间的导数，可以得到俯仰角加速度。

在本发明的一个实施例中，步骤s201包括：

设当前时间为第k次发出信号的时间。

其中，vαk为所述导弹发出的第k次信号时的所述方位角速度，tk-1为所述导弹发出的第k-1次信号时的所述信号到达时间，tk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达时间，αk-1为所述tk-1时刻对应的所述导弹的方位角，αk为所述tk时刻对应的所述导弹的方位角。

在本发明的一个实施例中，步骤s202包括：

其中，vβk为所述导弹发出的第k次信号时的所述俯仰角速度，tk-1为所述导弹发出的第k-1次信号时的所述信号到达时间，tk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达时间，βk-1为所述tk-1时刻对应的所述导弹的俯仰角，βk为所述tk时刻对应的所述导弹的俯仰角。

在本发明的一个实施例中，步骤s203包括：

fdk＝frk-fxk

其中，fdk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号频移，frk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达频率，fxk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号发出频率；

vdk＝cfdk/fxk

其中，vdk为所述导弹发出的第k次信号时的所述径向速度，c为所述电磁波传输速度。

在本发明的一个实施例中，步骤s103包括：

利用扩展卡尔曼滤波算法(ekf)作为定位算法，有如下公式：

xk+1＝φk+1,kxk+wk

xk＝[αk、βk、rk、vαk、vβk、vdk、δtk]^t

xk+1＝[αk+1、βk+1、rk+1、vαk+1、vβk+1、vdk+1、δtk+1]^t

αk+1＝αk+vαkδtk+1；

βk+1＝βk+vβkδtk+1；

rk+1＝rk+vdk·δtk+1；

vαk+1＝vαk；

vβk+1＝vβk；

vdk+1＝vdk；

yk+1＝(αk+1、βk+1、rk+1)

其中，yk+1为所述导弹发出的第k+1次信号时的所述导弹的理论极坐标；αk、βk、rk、vαk、vβk、vdk、δtk分别为所述导弹发出的第k次信号时的所述导弹的方位角、俯仰角、斜距、方位角加速度、俯仰角加速度、径向速度、所述导弹发出的第k次信号时的信号到达时间与所述导弹发出的第k-1次信号时的信号到达时间的差值；αk+1、βk+1、rk+1、vαk+1、vβk+1、vdk+1、δtk+1分别为所述导弹发出的第k次信号时的所述导弹的方位角、俯仰角、斜距、方位角加速度、俯仰角加速度、径向速度、所述导弹发出的第k+1次信号时的信号到达时间与所述导弹发出的第k次信号时的信号到达时间的差值；c为所述电磁波传输速度；xk+1为所述导弹发出第k+1次信号时的状态相量；xk为所述导弹发出第k次信号时的状态相量；wk为扰动干扰相量；wαk、wβk、wrk、wtk分别为所述导弹发出第k次信号时的方位角的干扰系数、俯仰角的干扰系数、斜距的干扰系数、观测时间的干扰系数；φk+1,k为所述导弹发出第k+1次信号时的状态相量与所述导弹发出第k次信号时的状态相量的变换矩阵。

在本发明的一个实施例中，步骤s104包括：

zk+1l＝(xk+1l、yk+1l、zk+1l)；

xk+1l＝rk+1cosαk+1sinβk+1；

ykz＝rksinαk；

zk+1l＝rk+1cosαk+1cosβk+1

其中，zk+1l为所述导弹的理论位置。

在本发明的一个实施例中，步骤s105包括：

zkz＝(xkz、ykz、zkz)；

xkz＝rkcosαksinβk；

ykz＝rksinαk；

zkz＝rkcosαkcosβk；

其中，zkz为当前的真实位置，也就是导弹第k次发出信号的位置。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例2：

如图4所示，本发明的一个实施例提供的弹道的解算系统100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：

数据获取模块110，用于获取导弹按预设时间发出的信号的真实数据信息，所述真实数据信息包括：导弹的方位角、导弹的俯仰角、信号到达时间、信号到达频率、信号发出频率和斜距；

第一计算模块120，用于根据所述真实数据信息和电磁波传输速度，计算得到不同时间的所述导弹的状态数据，所述状态数据包括方位角速度、俯仰角速度和径向速度；

第二计算模块130，用于根据所述状态数据和所述真实数据信息，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论极坐标；

第三计算模块140，用于根据所述理论极坐标，计算得到所述导弹在下一次发出信号时的理论位置；

第四计算模块150，用于根据所述真实数据信息，计算得到当前导弹的真实位置；

图像生成模块160，用于利用所述导弹的理论位置和所述真实位置，绘制导弹的理论飞行弹道和真实飞行弹道。

在本发明的一个实施例中，与数据获取模块110相连的还包括：

极坐标生成模块，用于利用斜距、导弹的方位角和导弹的俯仰角，得到导弹飞行的真实极坐标。

其中，为当前导弹的真实极坐标，αk为方位角，βk为俯仰角，rk为斜距。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，第一计算模块120包括：

第一计算单元，用于利用所述方位角和所述信号到达时间，计算得到所述方位角速度。

第二计算单元，用于利用所述俯仰角和所述信号到达时间，计算得到所述俯仰角速度。

第三计算单元，用于利用所述信号到达频率、所述信号发出频率和所述电磁波传输速度，计算得到所述径向速度。

在本发明的一个实施例中，第一计算单元包括：

设当前时间为第k次发出信号的时间。

其中，vαk为所述导弹发出的第k次信号时的所述方位角速度，tk-1为所述导弹发出的第k-1次信号时的所述信号到达时间，tk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达时间，αk-1为所述tk-1时刻对应的所述导弹的方位角，αk为所述tk时刻对应的所述导弹的方位角。

在本发明的一个实施例中，第二计算单元包括：

其中，vβk为所述导弹发出的第k次信号时的所述俯仰角速度，tk-1为所述导弹发出的第k-1次信号时的所述信号到达时间，tk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达时间，βk-1为所述tk-1时刻对应的所述导弹的俯仰角，βk为所述tk时刻对应的所述导弹的俯仰角。

在本发明的一个实施例中，第三计算单元包括：

fdk＝frk-fxk

其中，fdk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号频移，frk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号到达频率，fxk为所述导弹发出的第k次信号时的所述信号发出频率；

vdk＝cfdk/fxk

其中，vdk为所述导弹发出的第k次信号时的所述径向速度，c为所述电磁波传输速度。

在本发明的一个实施例中，第二计算模块130包括：

利用扩展卡尔曼滤波算法(ekf)作为定位算法，有如下公式：

xk+1＝φk+1,kxk+wk

xk＝[αk、βk、rk、vαk、vβk、vdk、δtk]^t

xk+1＝[αk+1、βk+1、rk+1、vαk+1、vβk+1、vdk+1、δtk+1]^t

αk+1＝αk+vαkδtk+1；

βk+1＝βk+vβkδtk+1；

rk+1＝rk+vdk·δtk+1；

vαk+1＝vαk；

vβk+1＝vβk；

vdk+1＝vdk；

yk+1＝(αk+1、βk+1、rk+1)

其中，yk+1为所述导弹发出的第k+1次信号时的所述导弹的理论极坐标；αk、βk、rk、vαk、vβk、vdk、δtk分别为所述导弹发出的第k次信号时的所述导弹的方位角、俯仰角、斜距、方位角加速度、俯仰角加速度、径向速度、所述导弹发出的第k次信号时的信号到达时间与所述导弹发出的第k-1次信号时的信号到达时间的差值；αk+1、βk+1、rk+1、vαk+1、vβk+1、vdk+1、δtk+1分别为所述导弹发出的第k次信号时的所述导弹的方位角、俯仰角、斜距、方位角加速度、俯仰角加速度、径向速度、所述导弹发出的第k+1次信号时的信号到达时间与所述导弹发出的第k次信号时的信号到达时间的差值；c为所述电磁波传输速度；xk+1为所述导弹发出第k+1次信号时的状态相量；xk为所述导弹发出第k次信号时的状态相量；wk为扰动干扰相量；wαk、wβk、wrk、wtk分别为所述导弹发出第k次信号时的方位角的干扰系数、俯仰角的干扰系数、斜距的干扰系数、观测时间的干扰系数；φk+1,k为所述导弹发出第k+1次信号时的状态相量与所述导弹发出第k次信号时的状态相量的变换矩阵。

在本发明的一个实施例中，第三计算模块140包括：

zk+1l＝(xk+1l、yk+1l、zk+1l)；

xk+1l＝rk+1cosαk+1sinβk+1；

ykz＝rksinαk；

zk+1l＝rk+1cosαk+1cosβk+1

其中，zk+1l为所述导弹的理论位置。

在本发明的一个实施例中，第四计算模块150包括：

zkz＝(xkz、ykz、zkz)；

xkz＝rkcosαksinβk；

ykz＝rksinαk；

zkz＝rkcosαkcosβk；

其中，zkz为当前的真实位置，也就是导弹第k次发出信号的位置。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即所述弹道的解算系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述弹道的解算系统中模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例的对应过程，在此不再赘述。

实施例3：

图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s101至s106。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至160的功能。

所述终端设备5可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器50可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端设备5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图2所示的步骤s101至步骤s106。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示的模块110至160的功能。

所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。

本发明实施例系统中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。