一种微波设备效能分析方法及装置与流程

1.本发明涉及微波设备领域，尤其涉及一种微波设备效能分析方法及装置。


背景技术：

2.随着国际海洋形式日益复杂，舰船之间发生冲突的机会就越来越大。舰船在运行过程中还应拥有足以制服其他船只的武力。因此，舰船微波设备的建设，应针对海上力量的现状，装备应具有精确探测和自动化程度的特性。
3.微波设备由光电跟踪仪、总控台、微波设备(含转台)组成。通过选配成熟先进的探测装置、微波设备，形成集探测、指挥、打击于一体的自动化微波设备，能够有效提升运输船的海上能力。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出了一种微波设备效能分析方法及装置，所述方法及装置，用于解决现有技术的微波设备系统精度和效能分析不准确的技术问题。
5.根据本发明的第一方面，提供一种微波设备效能分析方法，所述方法包括以下步骤：
6.步骤s101：对所述微波设备的光电跟踪仪、总控台、以及微波转台的精度进行预估；
7.步骤s102：确定目标航路，基于预估的精度数据，对所述目标航路进行数据采样及基线转换；由总控台采集舰载导航系统的导航数据，并对采集的所述导航数据进行平滑滤波处理；由总控台对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合微波转台与光电跟踪仪的基线数据解算射击诸元；由所述微波转台接收所述射击诸元，并对接收到的射击诸元进行响应，对所述目标进行微波辐射；
8.步骤s103：判断微波是否命中目标；基于微波设备设备预估的精度数据，针对[100,300]米距离范围内的目标，对所述微波设备的微波发射数据和命中目标数据进行统计，进而完成微波设备的命中概率以及所述微波设备精度的计算。
[0009]
根据本发明第二方面，提供一种微波设备效能分析装置，所述装置包括：
[0010]
预估模块：配置为对所述微波设备的光电跟踪仪、总控台、以及微波转台的精度进行预估；
[0011]
转换及计算模块：配置为确定目标航路，基于预估的精度数据，对所述目标航路进行数据采样及基线转换；由总控台采集舰载导航系统的导航数据，并对采集的所述导航数据进行平滑滤波处理；由总控台对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合微波转台与光电跟踪仪的基线数据解算射击诸元；由所述微波转台接收所述射击诸元，并对接收到的射击诸元进行响应，对所述目标进行微波辐射；
[0012]
统计模块：配置为判断微波是否命中目标；基于微波设备设备预估的精度数据，针对[100,300]米距离范围内的目标，对所述微波设备的微波发射数据和命中目标数据进行
统计，进而完成微波设备的命中概率以及所述微波设备精度的计算。
[0013]
根据本发明第三方面，提供一种微波设备效能分析系统，包括：
[0014]
处理器，用于执行多条指令；
[0015]
存储器，用于存储多条指令；
[0016]
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的微波设备效能分析方法。
[0017]
根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的微波设备效能分析方法。
[0018]
根据本发明的上述方案，对微波设备的效能做出评估，对微波设备的组成设备的跟踪精度也进行了分析。
[0019]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0020]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明提供如下附图进行说明。在附图中：
[0021]
图1为本发明一个实施方式的微波设备效能分析方法流程示意图；
[0022]
图2为本发明一个实施方式的微波设备命中判据示意图；
[0023]
图3为本发明一个实施方式的微波设备效能分析装置结构框图。
具体实施方式
[0024]
首先结合图1说明本发明一个实施方式的一种微波设备效能分析方法，所述方法包括以下步骤：
[0025]
步骤s101：对所述微波设备的光电跟踪仪、总控台、以及微波转台的精度进行预估；
[0026]
步骤s102：确定目标航路，基于预估的精度数据，对所述目标航路进行数据采样及基线转换；由总控台采集舰载导航系统的导航数据，并对采集的所述导航数据进行平滑滤波处理；由总控台对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合微波转台与光电跟踪仪的基线数据解算射击诸元；由所述微波转台接收所述射击诸元，并对接收到的射击诸元进行响应，对所述目标进行微波辐射；
[0027]
步骤s103：判断微波是否命中目标；基于微波设备设备预估的精度数据，针对[100,300]米距离范围内的目标，对所述微波设备的微波发射数据和命中目标数据进行统计，进而完成微波设备的命中概率以及所述微波设备精度的计算。
[0028]
所述步骤s101：对所述微波设备的光电跟踪仪、总控台、以及微波转台的精度进行预估，其中：
[0029]
根据微波设备组成设备现有的精度，分别对光电跟踪仪、总控台、微波转台预估精度。设备精度预估是微波设备效能分析的基础。
[0030]
本实施例中，对三个光电跟踪仪、三个总控台、三个微波转台的精度进行预估。对第一组微波设备，其中的光电跟踪仪的距离精度预估为2m，方位精度预估为0.2mrad，俯仰
精度预估为0.2mrad；其中的总控台的方位精度预估为0.2mrad，俯仰精度预估为0.2mrad；其中的微波转台的方位精度预估为0.2mrad，俯仰精度预估为0.2mrad。对第二组微波设备，其中的光电跟踪仪的距离精度预估为3m，方位精度预估为0.3mrad，俯仰精度预估为0.2mrad；其中的总控台的方位精度预估为0.5mrad，俯仰精度预估为0.5mrad；其中的微波转台的方位精度预估为0.3mrad，俯仰精度预估为0.3mrad。对第三组微波设备，其中的光电跟踪仪的距离精度预估为5m，方位精度预估为0.5mrad，俯仰精度预估为0.5mrad；其中的总控台的方位精度预估为1.0mrad，俯仰精度预估为1.0mrad；其中的微波转台的方位精度预估为0.5mrad，俯仰精度预估为0.5mrad。预估精度如表1-3所示。
[0031]
表1光电跟踪仪的精度预估表
[0032][0033]
表2总控台的精度预估表
[0034][0035]
表3微波转台的精度预估表
[0036][0037][0038]
步骤s102：确定目标航路，基于预估的精度数据，对所述目标航路进行数据采样及基线转换；由总控台采集舰载导航系统的导航数据，并对采集的所述导航数据进行平滑滤波处理；由总控台对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合微波转台与光电跟踪仪的基线数据解算射击诸元；由所述微波转台接收所述射击诸元，并对接收到的射击诸元进行响应，对所述目标进行微波辐射，其中：
[0039]
本实施例中，所述射击诸元由所述总控台解算，用于控制所述微波转台的指向。所述目标通常为小型无人机、海事卫通、gps等用频设备。对效能的分析是对微波设备效能的分析，是微波设备效能分析的核心。
[0040]
所述确定目标航路，包括：
[0041]
根据所述微波设备的任务，确定三条目标航路，其中，
[0042]
航路一为：
[0043][0044]
x0＝1000.0
[0045]
y0＝0.0
[0046]
i＝0,1,2,
……
4000
[0047]
vm＝20m/s
[0048]km
＝270
°
[0049]vw
＝0kn
[0050]kw
＝90
°
[0051]
δt＝0.02s
[0052]
其中，xi为所述目标在x轴第i时刻的位置，x0为目标在x轴的原始位置，vm为是目标航速，km为目标航向，kw为我舰航向，vw为我舰航速，i为计算航路的时刻点，δt为计算周期，yi为目标在y轴第i时刻的位置，y0为目标在y轴起始位置，hi为目标在h轴第i时刻的位置。
[0053]
航路二为：
[0054][0055]
x0＝1000.0
[0056]
y0＝87.0
[0057]
i＝0,1,2,
……
4000
[0058]
vm＝20m/s
[0059]km
＝270
°
[0060]vw
＝5kn
[0061]kw
＝90
°
[0062]
δt＝0.02s
[0063]
其中，xi为目标在x轴第i时刻的位置，x0为目标在x轴的原始位置，vm为是目标航速，km为目标航向，kw为我舰航向，vw为我舰航速，i为计算航路的时刻点，δt为计算周期，yi为目标在y轴第i时刻的位置，y0为目标在y轴起始位置，hi为为目标在h轴第i时刻的位置。
[0064]
航路三为：
[0065][0066]
x0＝1000.0
[0067]
y0＝112.0
[0068]
i＝0,1,2,
……
4000
[0069]
vm＝20m/s
[0070]km
＝270
°
[0071]vw
＝10kn
[0072]kw
＝90
°
[0073]
δt＝0.02s
[0074]
其中，xi为目标在x轴第i时刻的位置，x0为目标在x轴的原始位置，vm为是目标航速，km为目标航向，kw为我舰航向，vw为我舰航速，i为计算航路的时刻点，δt为计算周期，yi为目标在y轴第i时刻的位置，y0为目标在y轴起始位置，hi为目标在h轴第i时刻的位置。
[0075]
所述对所述目标航路进行数据采样模拟及基线转换，包括：
[0076]
光电跟踪仪到微波转台的基线数据为：
[0077][0078]
其中，x
cp_bw
为光电跟踪仪相对于微波转台在不稳定舰艇坐标系x轴上的位置分量，y
cp_bw
为光电跟踪仪相对于微波转台在不稳定舰艇坐标系y轴上的位置分量，h
cp_bw
为光电跟踪仪相对于微波转台不稳定舰艇坐标系在h轴上的位置分量。
[0079]
将不稳定直角坐标系下的基线数据转换到稳定直角坐标系，公式如下：
[0080][0081]
其中，θb为舰艇横摇角，ψ0为舰艇纵摇角，x
cp
为光电跟踪仪相对于微波转台在稳定舰艇坐标系x轴上的位置分量，y
cp
为光电跟踪仪相对于微波转台在稳定舰艇坐标系y轴上的位置分量，h
cp
为光电跟踪仪相对于微波转台在稳定舰艇坐标系h轴上的位置分量。
[0082]
结合我舰运动态势，将稳定直角坐标系下的基线数据转换到大地坐标系。
[0083][0084]
其中，a
cpx
为光电跟踪仪相对于微波转台在大地坐标系x轴上的位置分量，a
cpy
为光电跟踪仪相对于微波转台在大地y轴上的位置分量，a
cph
为光电跟踪仪相对于微波转台在大地坐标系h轴上的位置分量，kw为我舰航向。
[0085]
目标相对于光电跟踪仪的大地坐标系下的位置如下：
[0086][0087]
转换到舰艇稳定极坐标系下：
[0088]
角度量经过摇摆变换，加入观测噪声后即可作为光电跟踪仪的采样数据。
[0089]
光电跟踪仪是固定在船上的，没有稳定平台，故模拟光电跟踪仪采样数据还需要将舰艇稳定极坐标系下的角度量转换到舰艇不稳定极坐标系下：
[0090][0091][0092]
其中，θb是舰艇横摇角，ψ0为舰艇纵摇角。
[0093]
基于所述光电跟踪仪的预估数据，在预估数据中加入观测噪声后即可作为光电跟踪仪的采样数据。
[0094][0095]
其中，δd为光电跟踪仪的距离精度，δ
qw
为光电跟踪仪的方位角精度，ε
gd
为光电跟踪仪的俯仰角精度，n[0,1]是正态分布随机数。
[0096]
由总控台对光电跟踪仪的采样数据进行平滑滤波，对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合基线数据解算理论射击诸元(方位角r
bi
、高低角φ
bi
)，加入总控台的预估精度对应的噪声后即可作为总控台射击诸元(r
bizs
、φ
bizs
)的输出值。
[0097]
γ
bizs
＝γ
bi
δ
γb
×
n[0,1]
÷
1000
[0098]
φ
bizs
＝φ
bi
δ
φb
×
n[0,1]
÷
1000
[0099]
其中，r
bizs
为总控台射击诸元的方位角，φ
bizs
为总控台射击诸元的高低角；δ
γb
为总控台的方位角精度，δ
φb
为总控台的俯仰角精度。
[0100]
所述由所述微波转台接收所述总控台射击诸元，并对接收到的总控台射击诸元进行响应，对目标进行微波辐射，其中：
[0101]
接收解算的所述的射击诸元，并在所述射击诸元上增加所述微波转台的预估数据对应的噪声，得到所述微波转台的架位值；
[0102]
γ
bif
＝γ
bizs
δ
γf
×
n[0,1]
÷
1000
[0103]
φ
bif
＝φ
bizs
δ
φf
×
n[0,1]
÷
1000
[0104]
其中，γ
bif
为微波转台架位的方位角，φ
bif
为微波转台架位的高低角；δ
rf
为微波转台的方位角精度，δ
φf
为微波转台的俯仰角精度。
[0105]
根据已舰摇摆姿态将微波转台的架位值转换成稳定坐标系下架位值：
[0106][0107][0108]
微波转台的稳定坐标系下架位值加己舰航向即为微波转台大地坐标系下方位角，微波转台大地坐标系下的架位值如下：
[0109]
γ
i微波转台
＝γ
fi
kw[0110]
φ
i微波转台
＝φ
fi
[0111]
所述步骤s103：判断微波是否命中目标；基于微波设备设备预估的精度数据，针对[100,300]米距离范围内的目标，对所述微波设备的微波发射数据和命中目标数据进行统计，进而完成微波设备的命中概率以及所述微波设备精度的计算，其中：
[0112]
微波是否命中目标的判断条件为：
[0113]
获取目标方位角bi、目标俯仰角εi和转台方位角γ
i微波转台
、转台俯仰角φ
i微波转台
，若满足下式：
[0114][0115][0116][0117]
即确定命中目标。
[0118]
微波设备的微波转台与微波打击模块属于同轴共架结构，因此不考虑微波转台与微波打击模块的基线问题，只分析目标是否落入微波束中。命中判据示意图如图2所示。
[0119]
所述确定的系统精度及命中率即为所述微波设备的效能。进一步地，根据获取的所述微波设备的效能，可以将其应用于系统指标确认，即根据微波设备的任务指标，确认系统指标。也可以将其应用于设备精度指标分配，从精度分析的结果中，提取符合任务指标的设备精度，对设备提出精度指标，开展下一步研制工作。
[0120]
本发明实施例进一步给出一种微波设备效能分析装置，如图3所示，所述装置包括：
[0121]
预估模块：配置为对所述微波设备的光电跟踪仪、总控台、以及微波转台的精度进行预估；
[0122]
转换及计算模块：配置为确定目标航路，基于预估的精度数据，对所述目标航路进行数据采样及基线转换；由总控台采集舰载导航系统的导航数据，并对采集的所述导航数据进行平滑滤波处理；由总控台对平滑滤波处理后的数据进行时间补偿及外推，结合微波转台与光电跟踪仪的基线数据解算射击诸元；由所述微波转台接收所述射击诸元，并对接收到的射击诸元进行响应，对所述目标进行微波辐射；
[0123]
统计模块：配置为判断微波是否命中目标；基于微波设备设备预估的精度数据，针对[100,300]米距离范围内的目标，对所述微波设备的微波发射数据和命中目标数据进行统计，进而完成微波设备的命中概率以及所述微波设备精度的计算。
[0124]
本发明实施例进一步给出一种微波设备效能分析系统，包括：
[0125]
处理器，用于执行多条指令；
[0126]
存储器，用于存储多条指令；
[0127]
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的微波设备效能分析方法。
[0128]
本发明实施例进一步给出一种计算机可读存储介质，所述存储介质微波设备效能分析方法。
[0129]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0130]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0131]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0132]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0133]
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，实体机服务器，或者网络云服务器等，需安装windows或者windows server操作系统)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0134]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。