紅外告警和跟蹤設(shè)備注入式仿真時(shí)空映射方案

吳軍輝,王 敏,李 慧,許振領(lǐng),郭正紅,王重陽(yáng)

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心,河南 洛陽(yáng) 471003)

1 引 言

光電定向干擾裝備的主要作戰(zhàn)對(duì)象為來(lái)襲飛機(jī)的光電觀瞄設(shè)備和光電制導(dǎo)武器的導(dǎo)引頭,主要由雷達(dá)引導(dǎo)設(shè)備、紅外偵察告警設(shè)備、紅外捕獲跟蹤設(shè)備和激光干擾設(shè)備組成[1]。作戰(zhàn)狀態(tài)下,經(jīng)常通過(guò)指控設(shè)備接收上級(jí)/友鄰的情報(bào)信息。仿真試驗(yàn)是光電定向干擾裝備性能考核的手段之一,紅外偵察告警和紅外捕獲跟蹤設(shè)備仿真試驗(yàn)(包括單體設(shè)備試驗(yàn)及告警跟蹤一體化試驗(yàn))主要采用注入式方法。

注入式仿真試驗(yàn)中,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備的紅外成像探測(cè)分系統(tǒng)被圖像仿真與注入設(shè)備取代,設(shè)備跟蹤伺服分系統(tǒng)、操作手等正常參與工作[2-4],紅外成像探測(cè)器效應(yīng)在紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像仿真中考慮[5]。圖像仿真與注入設(shè)備需實(shí)時(shí)采集設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器數(shù)據(jù),映射為設(shè)備視軸方向,然后進(jìn)行紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像對(duì)應(yīng)的天空背景區(qū)域的選??；根據(jù)動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)位置想定數(shù)據(jù),計(jì)算設(shè)備觀測(cè)到的目標(biāo)視線方向,由視軸和目標(biāo)視線方向差計(jì)算目標(biāo)在紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像中的像素位置(簡(jiǎn)稱“圖像目標(biāo)位置”),從而實(shí)現(xiàn)紅外偵察告警和捕獲跟蹤設(shè)備的閉環(huán)仿真。

裝備仿真試驗(yàn)是作戰(zhàn)域至仿真域的映射活動(dòng),時(shí)空維及其參量映射是映射活動(dòng)核心。作戰(zhàn)狀態(tài)下,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備按照作戰(zhàn)要求布站；仿真狀態(tài)下,設(shè)備在室內(nèi)集中擺放,需要人工設(shè)置定位、定向、定姿信息,仿真系統(tǒng)僅利用設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)仿真。因此,根據(jù)注入式閉環(huán)仿真試驗(yàn)原理及特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備注入式仿真時(shí)空映射解決方案,解決了仿真試驗(yàn)的時(shí)空一致性,提出的時(shí)空映射方案在某型紅外捕獲跟蹤設(shè)備多目標(biāo)處理能力等戰(zhàn)技性能考核實(shí)驗(yàn)中得到了應(yīng)用與驗(yàn)證,同時(shí)該方案也能夠適用于紅外偵察告警/捕獲跟蹤一體化注入式仿真試驗(yàn)。

2 注入式仿真原理

紅外偵察告警和捕獲跟蹤設(shè)備注入式仿真試驗(yàn)原理如圖1所示。紅外偵察告警/捕獲跟蹤圖像仿真與注入單元是注入式仿真系統(tǒng)核心,任務(wù)是根據(jù)戰(zhàn)情想定信息和紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器輸出信息,完成目標(biāo)、背景紅外輻射特性、大氣輻射傳輸特性、紅外成像器效應(yīng)仿真,實(shí)時(shí)仿真生成作戰(zhàn)狀態(tài)下設(shè)備紅外成像探測(cè)器輸出的紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像,實(shí)時(shí)注入到設(shè)備圖像信息處理機(jī),處理得出脫靶量驅(qū)動(dòng)跟蹤伺服系統(tǒng)跟蹤目標(biāo)完成閉環(huán)試驗(yàn)。上級(jí)/友鄰情報(bào)信息仿真單元用來(lái)仿真遠(yuǎn)方空情(如空情雷達(dá)情報(bào)信息)。

圖1 紅外偵察告警與捕獲跟蹤設(shè)備注入式仿真原理Fig.1 Principle of injection simulationfor infrared warning and tracking device

3 空間坐標(biāo)系和時(shí)間定義

3.1 作戰(zhàn)域主要空間坐標(biāo)系

作戰(zhàn)域空間坐標(biāo)系主要包括地球坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系、戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系、紅外偵察告警設(shè)備站點(diǎn)坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱“偵察坐標(biāo)系”)、紅外捕獲跟蹤設(shè)備站點(diǎn)坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱“跟蹤坐標(biāo)系”)、情報(bào)雷達(dá)站點(diǎn)坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱“雷達(dá)坐標(biāo)系”)。地球坐標(biāo)系為以地球中心為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系；大地坐標(biāo)系一般采用WGS84或CGCS2000坐標(biāo)系(經(jīng)度、緯度、大地高度)。戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系的原點(diǎn)取戰(zhàn)場(chǎng)地面/海面某點(diǎn),X軸在水平面內(nèi)并指向大地北,Y垂直于水平面(向上為正),Z軸按照右手法則確定,即東北天坐標(biāo)系。偵察坐標(biāo)系、跟蹤坐標(biāo)系、雷達(dá)坐標(biāo)系的定義同戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系,其坐標(biāo)原點(diǎn)為設(shè)備站點(diǎn)(測(cè)量中心),站點(diǎn)坐標(biāo)由靜態(tài)戰(zhàn)情想定。各坐標(biāo)系下的坐標(biāo)可相互轉(zhuǎn)換,試驗(yàn)戰(zhàn)情(靜態(tài)戰(zhàn)情和動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情)中想定的坐標(biāo)量均采用作戰(zhàn)域坐標(biāo)系。

3.2 作戰(zhàn)域時(shí)間

作戰(zhàn)域主要包括日歷絕對(duì)時(shí)間(Tz0)和作戰(zhàn)時(shí)間(tz0)。絕對(duì)時(shí)間為日歷時(shí)間,以年、月、日、時(shí)、分、秒表示。作戰(zhàn)時(shí)間為以某絕對(duì)時(shí)間為零時(shí)刻(零時(shí)間,T0)的相對(duì)時(shí)間,絕對(duì)時(shí)間和作戰(zhàn)時(shí)間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)關(guān)系為:

tz0=Tz0-T0

(1)

零時(shí)間由靜態(tài)戰(zhàn)情設(shè)定,試驗(yàn)戰(zhàn)情中的時(shí)間量(零時(shí)間外)一般采用作戰(zhàn)時(shí)間。

3.3 仿真域空間坐標(biāo)系

仿真域空間坐標(biāo)系主要有紅外偵察告警設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱“偵察碼盤坐標(biāo)系”)和紅外捕獲跟蹤設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器坐標(biāo)系(簡(jiǎn)稱“跟蹤碼盤坐標(biāo)系”)。

注入式仿真試驗(yàn)中,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備視軸在偵察/跟蹤碼盤坐標(biāo)系下俯仰、方位角度值與相應(yīng)碼盤值轉(zhuǎn)換計(jì)算公式如下:

θFQ=(EQ-EQ0)×KQθ×FQE

(2)

φFQ=(AQ-AQ0)×KQφ×FQA

(3)

式中,θFQ、φFQ分別為注入式仿真試驗(yàn)中,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備視軸在偵察/跟蹤碼盤坐標(biāo)系下俯仰角度和方位角度值；EQ、AQ為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰、方位軸碼盤值；EQ0、AQ0為注入式仿真試驗(yàn)中,定義偵察/跟蹤碼盤坐標(biāo)系所需的紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰、方位零點(diǎn)碼盤值。其中,方位零點(diǎn)碼盤值可以根據(jù)需要任意選取,俯仰零點(diǎn)碼盤值取設(shè)備視軸與轉(zhuǎn)臺(tái)垂直軸基本垂直時(shí)的碼盤值；KQθ、KQφ為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰、方位碼盤值方向符號(hào),取1或-1,分別代表碼值增大方向與角度值增大方向一致或相反；FQE、FQA為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰、方位軸碼盤單位值對(duì)應(yīng)的角度值。

3.4 仿真域時(shí)間、時(shí)鐘

(1)仿真域時(shí)鐘

重點(diǎn)關(guān)注仿真時(shí)鐘(CF0)和紅外捕獲跟蹤設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器采樣時(shí)鐘(CF1)。

仿真時(shí)鐘是一體化仿真試驗(yàn)中唯一基本時(shí)鐘,由物理設(shè)備產(chǎn)生(如時(shí)統(tǒng)、時(shí)鐘設(shè)備),用于仿真進(jìn)程推進(jìn),實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)各裝備、各模塊時(shí)間統(tǒng)一和同步運(yùn)行。仿真時(shí)鐘基礎(chǔ)周期一般為1 ms,由其派生其他時(shí)鐘周期。

紅外捕獲跟蹤設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器采樣時(shí)鐘用作紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像仿真和注入的觸發(fā)信號(hào),通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)注入式仿真試驗(yàn)的工作時(shí)序[6],確保實(shí)現(xiàn)高逼真的紅外捕獲跟蹤閉環(huán)仿真。碼盤采樣時(shí)鐘周期為紅外捕獲跟蹤設(shè)備的成像幀周期。

(2)仿真域時(shí)間

仿真域時(shí)間量主要有絕對(duì)時(shí)間(TF0)、相對(duì)時(shí)間(TF1)、仿真時(shí)間(tF0)和邏輯時(shí)間(tF1)。TF0是仿真試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中的日歷時(shí)間。TF1為仿真試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中以某絕對(duì)時(shí)間為零時(shí)刻的相對(duì)時(shí)間。tF0為以物理設(shè)備產(chǎn)生的仿真時(shí)鐘的計(jì)數(shù)時(shí)間,1個(gè)計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的時(shí)間量為仿真時(shí)鐘周期。tF1是以仿真時(shí)鐘計(jì)數(shù)為基數(shù)的時(shí)間,1個(gè)計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)的時(shí)間量由人工規(guī)定,可以等于、大于或小于仿真時(shí)鐘周期,對(duì)應(yīng)實(shí)時(shí)、欠實(shí)時(shí)、超實(shí)時(shí)仿真。TF1、tF0和tF1的零點(diǎn)時(shí)刻一般均取仿真開(kāi)始時(shí)刻。TF0和TF1的關(guān)系為:

TF1=TF0-仿真開(kāi)始時(shí)刻對(duì)應(yīng)的絕對(duì)時(shí)間

(4)

對(duì)于半實(shí)物仿真,因?yàn)槲锢碓O(shè)備產(chǎn)生的仿真時(shí)鐘精度較高,tF0和TF1近似相等,且tF1一般等于TF1:

tF0≈TF1

(5)

tF1=TF1

(6)

因此,半實(shí)物仿真中,tF0和tF1的關(guān)系為:

tF0≈tF1

(7)

4 作戰(zhàn)域、仿真域時(shí)空映射方案

4.1 動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)坐標(biāo)映射方案及圖像目標(biāo)位置計(jì)算方法

在作戰(zhàn)域戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系下,動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)直角坐標(biāo)為(xz0,yz0,zz0),紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備站點(diǎn)直角坐標(biāo)為(xQ,yQ,zQ),則動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)在作戰(zhàn)域偵察/跟蹤坐標(biāo)系下的直角坐標(biāo)(xzQ,yzQ,zzQ)和極坐標(biāo)(θzQ,φzQ,rzQ)為:

xzQ=xz0-ΔxQ;yzQ

=yz0-ΔyQ;zzQ

=zz0-ΔzQ

(8)

在體系或一體化注入式仿真試驗(yàn)中,動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情中的空中目標(biāo)在仿真域偵察/跟蹤碼盤坐標(biāo)系下的極坐標(biāo)為(θFP,φFP,rFP)。以作戰(zhàn)域紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備站點(diǎn)坐標(biāo)系和仿真域紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備碼盤坐標(biāo)系為橋梁,根據(jù)式(10)～式(14)建立了動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)空間坐標(biāo)的映射關(guān)系:

rFP≡rzQ

(10)

θFP=θzQ-ΔθQC+(ΔEQC-EQ0)×KQθ×FQE

(11)

φFP=φzQ-ΔφQC+(ΔAQC-AQ0)×KQφ×FQA

(12)

ΔθQC=IQHcos(φzQ-αQH)

(13)

ΔφQC=IQHsin(φzQ-αQH)tanθzQ

(14)

式中,IQH、αQH為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)垂直軸誤差和垂直軸傾斜方向(大地方位角),由靜態(tài)戰(zhàn)情想定；ΔAQC、ΔEQC為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)定向誤差(轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)平并光軸指向大地北時(shí)的方位碼盤值)和零位誤差(轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)平并光軸與水平面水平時(shí)的俯仰碼盤值),由靜態(tài)戰(zhàn)情想定；由于紅外偵察告警、捕獲跟蹤設(shè)備的視軸誤差和水平軸誤差較小,上面映射公式忽略這兩項(xiàng)軸系誤差。ΔφQC、ΔθQC為垂直軸誤差對(duì)方位角和俯仰角的修正量。

開(kāi)展紅外偵察告警、捕獲跟蹤單體設(shè)備注入式仿真試驗(yàn)時(shí),可以把IQH想定為零,ΔAQC、ΔEQC想定值分別為AQ0、EQ0,則(θFP,φFP,rFP)與(θzQ,φzQ,rzQ)的映射關(guān)系可簡(jiǎn)化為下式:

θFP≡θzQ;φFP≡φzQ;rFP≡rzQ

(15)

注入式仿真試驗(yàn)中,圖像目標(biāo)位置計(jì)算公式如下所示:

pθP=(θFQ-θFP)/wθQ

(16)

pφP=(φFQ-φFP)/wφQ

(17)

式中,pθP、pφP分別為注入式仿真試驗(yàn)中,空中目標(biāo)在仿真生成的紅外場(chǎng)景數(shù)字圖像中的俯仰、方位位置,即圖像目標(biāo)位置,單位像素；wθQ、wφQ分別為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備俯仰、方位角度分辨率。

4.2 紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備定位、定向、定姿數(shù)據(jù)模擬方法

在作戰(zhàn)過(guò)程中,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備一般同時(shí)接收指控設(shè)備發(fā)送的空中目標(biāo)位置情報(bào)信息,然后生成空情信息并上報(bào)指控設(shè)備。設(shè)備接收情報(bào)信息進(jìn)行目標(biāo)引導(dǎo)和生成空情信息數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,均需要利用設(shè)備自身的定位、定向、定姿測(cè)量數(shù)據(jù)。而在注入式仿真試驗(yàn)中,各設(shè)備與作戰(zhàn)狀態(tài)下設(shè)備布站不對(duì)應(yīng),其定位、定向、定姿測(cè)量裝置不工作,因此不能使用設(shè)備自身的定位、定向、定姿測(cè)量裝置的測(cè)量數(shù)據(jù),而采用模擬測(cè)量值,模擬測(cè)量值為戰(zhàn)情想定值與測(cè)量誤差模擬值之和,即:

xz0Y=ΔxQ+δx;yz0Y=ΔyQ+δy;zz0Y=ΔzQ+δz

(18)

IYH=IQH+δI;αYH=αQH+δα

(19)

ΔAYC=ΔAQC+δA;ΔEYC=ΔEQC+δE

(20)

式中,xz0Y、yz0Y、zz0Y為戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系下紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備站點(diǎn)定位模擬值；IYH、αYH為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)垂直軸誤差和垂直軸傾斜方向(大地方位角)模擬測(cè)量值；ΔAYC、ΔEYC為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)定向誤差和零位誤差模擬測(cè)量值；δx、δy、δz為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備站點(diǎn)定位誤差模擬值；δI、δα為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)垂直軸誤差和垂直軸傾斜方向(大地方位角)測(cè)量誤差模擬值；δA、δE為紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)定向誤差和零位誤差測(cè)量誤差模擬值。

在空情信息生成過(guò)程中,紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備根據(jù)圖像目標(biāo)位置提取值(pθY,pφY)和跟蹤架測(cè)角傳感器數(shù)據(jù)(EQ,AQ),一般按照(21)～(25)式解算作戰(zhàn)域偵察/跟蹤坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置(θzY,φzY),并轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系或地球坐標(biāo)系下坐標(biāo)值(轉(zhuǎn)換公式略)后上傳給指控設(shè)備。

θzY=pθYwθQ+ΔθWC+(EQ-ΔEYC)KQθFQE

(21)

φzY=pφYwφQ+ΔφWC+(AQ-ΔAYC)KQφFQA

(22)

ΔθWC=IYHcos(φzD-αYH)

(23)

ΔφWC=IYHsin(φzD-αYH)

(24)

φzD=(AQ-ΔAYC)KQφFQA+pφYwφQ

(25)

紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備接收指控設(shè)備下發(fā)的作戰(zhàn)域大地坐標(biāo)系或地球坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置情報(bào)信息,先轉(zhuǎn)換為偵察/跟蹤坐標(biāo)系下的目標(biāo)位置情報(bào)信息(θzY,φzY)(轉(zhuǎn)換公式略)后,一般再按照(26)～(29)式解算設(shè)備跟蹤架測(cè)角傳感器值(EQ,AQ),實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)功能。

EQ=(θzY-ΔθYC)/KQθ/FQE+ΔEYC

(26)

AQ=(φzY-ΔφYC)/KQφ/FQA+ΔAYC

(27)

ΔθYC=IYHcos(φzY-αYH)

(28)

ΔφYC=IYHsin(φzY-αYH)

(29)

4.3 上級(jí)/友鄰情報(bào)信息仿真

注入式仿真試驗(yàn)中,仿真系統(tǒng)需要通過(guò)數(shù)學(xué)仿真手段來(lái)模擬生成上級(jí)或友鄰發(fā)送空中目標(biāo)位置情報(bào)信息(一般來(lái)源于空情雷達(dá))。空中目標(biāo)位置情報(bào)信息基于動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)位置信息和空情雷達(dá)測(cè)量誤差進(jìn)行仿真,如圖2所示。

圖2 雷達(dá)情報(bào)引導(dǎo)信息仿真流程圖Fig.2 Simulation flow of radar guide information

基本步驟是:將動(dòng)態(tài)戰(zhàn)情空中目標(biāo)位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換空情雷達(dá)站點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(簡(jiǎn)稱“目標(biāo)坐標(biāo)真值”),此處坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用空情雷達(dá)站點(diǎn)坐標(biāo)真值(靜態(tài)戰(zhàn)情想定值)；進(jìn)行空情雷達(dá)測(cè)量誤差仿真；將目標(biāo)坐標(biāo)真值疊加空情雷達(dá)測(cè)量誤差,即為目標(biāo)位置雷達(dá)測(cè)量值；最后,將目標(biāo)位置雷達(dá)測(cè)量值轉(zhuǎn)換為作戰(zhàn)域大地坐標(biāo)系或地球坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值,即為空中目標(biāo)位置情報(bào)信息,此處坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用空情雷達(dá)站點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量值(靜態(tài)戰(zhàn)情想定值+雷達(dá)站點(diǎn)定位誤差)。如圖2所示在雷達(dá)情報(bào)引導(dǎo)仿真時(shí),同時(shí)考慮了雷達(dá)定位誤差與雷達(dá)角度探測(cè)誤差因素,可采用基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的方式對(duì)雷達(dá)角度探測(cè)誤差進(jìn)行仿真,保證了引導(dǎo)信息仿真逼真度。

4.4 作戰(zhàn)域、仿真域時(shí)間映射方案

選擇作戰(zhàn)域作戰(zhàn)時(shí)間(tz0)和仿真域邏輯時(shí)間(tF1)作為橋梁來(lái)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)域、仿真域時(shí)間映射,tz0和tF1的映射關(guān)系為:

tF1≡tz0-T1

(30)

式中,T1為時(shí)間映射偏差量,亦即邏輯時(shí)間零時(shí)刻映射對(duì)應(yīng)的作戰(zhàn)時(shí)間,由仿真系統(tǒng)參數(shù)配置確定。

5 映射方案實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

開(kāi)展注入式仿真實(shí)驗(yàn)時(shí),首先進(jìn)行戰(zhàn)情設(shè)計(jì),分別想定情報(bào)雷達(dá)、紅外偵查告警和紅外捕獲跟蹤設(shè)備以及目標(biāo)、干擾的空間位置在戰(zhàn)場(chǎng)坐標(biāo)系的大地坐標(biāo)；然后進(jìn)行映射處理,具體處理方式有兩種:一是手動(dòng)輸入各裝備車站點(diǎn)大地坐標(biāo),二是各裝備車大地坐標(biāo)采用其定位設(shè)備實(shí)測(cè)值,在映射過(guò)程中,利用上述時(shí)空映射方案保證了各個(gè)裝備車之間以及目標(biāo)相對(duì)于紅外偵察告警和跟蹤裝備車的相對(duì)位置不變。

通過(guò)研究作戰(zhàn)域、仿真域的時(shí)空坐標(biāo)系及兩域間映射機(jī)制,下面采用紅外數(shù)字圖像閉環(huán)注入式仿真試驗(yàn)方法進(jìn)行某型紅外捕獲跟蹤設(shè)備多目標(biāo)處理能力實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行映射方案的驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了兩種戰(zhàn)情,戰(zhàn)情1為敵軍4機(jī)編隊(duì)F-16飛機(jī)水平勻速逼近飛行,航速0.9 Ma,航高為7 km,航捷為0,氣象條件為溫度15 ℃,相對(duì)濕度20%,能見(jiàn)度23 km。戰(zhàn)情2為5架F-16飛機(jī)編隊(duì)飛行,其余條件同戰(zhàn)情1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如表1和圖3所示。

結(jié)果表明:紅外捕獲跟蹤設(shè)備能夠同時(shí)捕獲4個(gè)目標(biāo),能夠在不同目標(biāo)之間進(jìn)行切換跟蹤,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也從側(cè)面驗(yàn)證了文中提出的時(shí)空映射方案的正確性。

表1 紅外捕獲跟蹤設(shè)備多目標(biāo)處理能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Result of multi-target processing test for infrared capturing and tracking device

備注:戰(zhàn)情想定時(shí)間:中午12時(shí)。

圖3 紅外捕獲跟蹤設(shè)備多目標(biāo)處理能力實(shí)驗(yàn)截圖Fig.3 Screen result of multi-target processing test for infrared capturing and tracking device

6 結(jié)束語(yǔ)

基于注入式閉環(huán)仿真試驗(yàn)需求,提出了紅外偵察告警和捕獲跟蹤設(shè)備仿真時(shí)空映射方案,解決了時(shí)空一致性問(wèn)題并在實(shí)際任務(wù)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證。提出的時(shí)空映射方案同樣適用于體系對(duì)抗環(huán)境下的紅外偵察告警/捕獲跟蹤設(shè)備注入式仿真試驗(yàn)。采用提出的時(shí)空映射方案可保證在設(shè)備誤差仿真和情報(bào)信息仿真等方面滿足注入式仿真試驗(yàn)時(shí)空一致性需求。

在此基礎(chǔ)上通過(guò)完成數(shù)字圖像實(shí)時(shí)仿真與注入、被試設(shè)備與注入式仿真系統(tǒng)連接后跟蹤伺服回路性能一致性分析控制等關(guān)鍵技術(shù),最終實(shí)現(xiàn)了紅外偵察告警和捕獲跟蹤設(shè)備多種戰(zhàn)技性能,如作用距離、威脅等級(jí)排序、多目標(biāo)處理能力、機(jī)彈切換能力、跟瞄精度等的注入式閉環(huán)仿真測(cè)試。