运动平台轨迹计算方法研究

飞行试验过程中，采用多种设备进行被测目标的全程跟踪，由于受设备作用距离，通讯带宽，飞机姿态引起的遮挡等原因，测量雷达、光电经纬仪和无线通讯设备接收到的飞行轨迹信息含有大量异常信息且不连续，为了获得目标完整的可靠的全局轨迹，根据各设备的特点，结合运动动平台的位置和姿态信息，设计了一种轨迹生成算法，可以稳定、连续的获得跟踪目标全局轨迹，满足飞行测试与指挥的需要。

飞行试验是飞行器研制过程中的重要环节，飞行试验过程中采集记录的飞行器状态轨迹是评估飞行器性能指标的重要参考依据[1] [2]，飞机在海上进行试验时，由于受复杂的电磁环境，设备作用距离，通讯带宽，信号遮挡等原因，各运动平台测量系统接收到的局部航迹信息往往含有大量噪声且常不连续；同时由于光电经纬仪、雷达、GPS 等测量的范围与测量重点不同，测量区域不同，所以他们获取的信息段不完全一致，如何根据各设备的局部测量信息，快速解算出飞机稳定、可靠、连续的全局轨迹，满足飞行指挥员和测试工程师飞行指挥、监控与引导是本文需要解决的问题。

本文根据飞行试验需求，通过研究给出一套轨迹数据处理的具体方案，设计给出轨迹成算法的基本框架，然后根据轨迹测量系统的配置情况给出轨迹解算通用算法。

2. 航迹合成算法框架[3]-[5] 航迹合成算法主要由3 个模块组成：跟踪滤波模块、外推模块及点迹合成模块，如图1 所示。跟踪滤波是根据一组观测值估计目标状态值的过程，其主要任务是通过跟踪滤波算法，更加准确地估计和预测目标的状态；外推模块是航迹合成算法必不可少的一个模块，包括无点迹时用友邻传感器观测值更新航迹及接力跟踪两部分；点迹合成是把不同采样率的传感器获得的数据进行融合处理获得最终信息的过程。

3. 运动平台航迹合成算法 运动平台航迹测量系统由不同性能，不同采样率、不同作用距离的各系统组成，包括光电经纬仪、雷达系统和机载无线下发GPS等和运动平台上安装的GPS基准站及惯导系统组成。

飞机海上飞行试验时， 除机载GPS 外其它航迹测量系统都安装在运动平台上。本课题就是利用多轨迹测量设备结合组合惯导设备获取的运动平台的位置、姿态等信息，通过融合计算获得目标在运动平台坐标系下的全局航迹，获得运动平台航迹关键解决好各测量系统测量目标滤波，空间配准和点迹合成算法。

3.1. 跟踪滤波 跟踪滤波采用以Kalman 跟踪理论为核心的目标跟踪理论和方法， 通过各系统的观测值估计目标在各局部坐标系的运动状态，Kalman 滤波估计的状态变量为： []TXxyzxyzxyz= (1)