弹道目标被动段跟踪算法研究

围绕弹道导弹被动段跟踪问题,分析了被动段弹道目标的运动方式,在地心固定直角坐标系下建立了被动段弹道导弹运动模型;根据被动段弹道目标高速、高机动、强非线性的运动特点,采用基于"当前统计"模型的UKF滤波算法,实现了对弹道目标被动段的稳定精确跟踪。通过仿真试验,与传统的基于"当前统计"模型的EKF算法相比,该模型和滤波算法提高了对弹道目标的跟踪精度,尤其是对目标的速度和加速度估计,同时降低了对非线性系统跟踪发散的可能性。     

弹道导弹拦截仿真建模技术研究

考虑贴近实际的条件因素,对弹道导弹助推段、自由段和再入段弹道进行建模仿真。联合来袭弹运动学方程,拦截弹采用复合制导对其进行大角度侧面拦截。给出了数字仿真中拦截仿真误差表达式,并分析了其对拦截仿真精度的影响。来袭弹和拦截弹联合仿真模型为反导系统概念演示、分析提供了一种仿真手段。     

末段高空区域防御系统跟踪算法研究

以美国末段高空区域防御系统为研究对象,首先分别对弹道导弹处于大气层内和大气层外两种不同受力情况的末段轨迹进行仿真建模。针对两个阶段的各自特点,对处于大气层外导弹飞行中段仅受重力作用的目标,采用基于Singer模型的目标跟踪算法。对再入大气层后的再入类目标,为解决当前目标跟踪算法中机动模型与再入类目标实际运动不匹配的问题,采用了基于弹道模型的目标跟踪算法。仿真结果表明,两种算法可以分别较好地满足跟踪导弹的两个阶段。     

一种火箭及上面级外弹道实时滤波算法

火箭上面级飞行过程具有自主导航能力强、推力大、可多次启动等特点,这给实时外测弹道重建在模型建立、轨道机动的自适应跟踪等方面带来了一些困难。为此将中心差分卡尔曼滤波算法引入火箭及上面级外测弹道实时重建计算中,给出了适用于其飞行过程及观测量特点的状态外推计算模型及观测计算模型,并采用基于位置速度差分计算的机动加速度方差实时调整Q矩阵中速度及加速度分量,较好地实现了对机动过程的自适应跟踪。仿真及实测数据计算结果显示所给定的方法是有效的,研究结果对空间目标飞行弹道(轨道)的实时重建计算有一定的参考价值。     

弹道导弹助推段同时跟踪和类型识别算法研究

前置地基雷达跟踪助推段弹道导弹对整个反导防御系统有着重要意义。本文提出了一种基于以情报数据库为先验知识的弹道导弹助推段及后助推段跟踪方法。首先从动力学角度提取导弹助推段飞行的特征参量,并对参量的敏感度进行了分析,给出了一种参变的助推段弹道导弹时不变运动模型。然后结合交互式多模型（IMM）和迭代无敏滤波(IUF)算法进行助推段及后助推段弹道导弹跟踪仿真。与采用其它的运动模型和滤波算法的仿真结果相比,该方法能实现对弹道导弹助推段更高精度的跟踪,同时通过计算模型转移概率结合情报数据库可完成导弹类型识别,并准确指示导弹关机时刻。文章通过仿真验证了该算法的有效性。      

利用视线测量估计自由段弹道的方法研究

本文主要研究空间预警系统利用星载红外传感器的视线测量估计弹道导弹自由飞行段弹道的问题.针对目标运动的弱可观测性,提出了只约束位置的改进Gauss-Newton方法,解决了弹道的最大似然估计问题,并利用Monte Carlo仿真实验验证估计算法的有效性,且对估计误差进行了分析.     

弹道导弹轨迹参数生成技术研究

在弹道导弹防御系统中,目标轨迹参数是重要的识别因素。本文基于最小能量弹道。推出弹道导弹在地心惯性坐标系中任一时刻的位置和速度,得到了弹道导弹从发射点到落点的轨迹参数,为研究弹道导弹的弹道特性分析提供了数据支持。     

地基相控阵雷达对弹道目标的探测性能评估

为解决地基相控阵雷达对弹道目标探测的最优部署问题,建立弹道中段目标轨道运动和进动模型,提出弹道中段多部地基相控阵雷达的弹道目标探测概率模型,以及平均检测概率、稳定跟踪时间和资源冗余时间3种组合的雷达探测性能评估指标。依据弹道目标RCS及探测距离随观测时间的变化情况,通过仿真实验对多种部署方式下地基雷达对弹道目标探测性能评估指标的分析,得出的结论为弹道导弹防御系统中地基雷达的部署方式提供了有效的参考依据。     

双层三阶多项式拟合的弹道导弹发射点估计方法

发射点估计是炮位侦察校射雷达的重要任务之一。在仅利用雷达测量数据的情况下,先通过三阶函数拟合弹道导弹主动段时间-高度曲线估计导弹的绝对发射时刻,从而求得各个弹道轨迹点相对于绝对发射时刻的相对发射时间,然后再次利用三阶函数拟合主动段相对时间-水平位移,进而得到弹道导弹发射点估计结果。通过弹道导弹运动模型仿真具有一二级助推的弹道数据,并增加雷达观测误差,分析验证了所提方法的有效性和精确性。经测试,所提方法求解过程简单,对主动段弹道拟合准确,发射点估计精度达到0.6%以内,定位误差较传统方法降低了50%以上。     

提高弹道导弹落点预报精度方法

基于二体运动模型对弹道导弹的弹道生成和落点预报方法进行了研究,并提出改进落点预报精度的方法。该方法通过对雷达测量时间段内的弹道数据进行滑窗平均处理,以提高弹道导弹落点预报精度。仿真结果验证了该方法的有效性。     

弹道导弹中段防御系统目标识别仿真研究

通过分析美国陆基中段防御系统的系统配置和工作流程，设计了弹道导弹中段防御系统目标识别的总体结，构，确立了导弹防御系统中的识别模块及识别方案，模拟防御系统对威胁目标群进行综合识别的过程，并对识别效能进行评估。仿真系统采用了面向对象的程序设计方法实现。     

弹道导弹的雷达探测仿真研究

根据弹道理论建立了雷达探测弹道导弹的仿真模型,并对仿真的雷达探测跟踪弹道数据给出处理方法,预报导弹落点范围,并与理论落点进行比较,给出落点精度。仿真结果表明：雷达对导弹的探测数据经过一定数据处理,所得到的落点精度较高,说明该种数据处理方法是可行的。     

弹道导弹目标回波信号建模与雷达特征分析

介绍了弹道导弹运动目标特征提取和雷达识别的研究概况,针对锥顶不动、进动角固定的匀速进动锥形弹头目标,对其典型运动进行建模,给出了回波的解析表达式,利用数值解的方法,对回波信号进行了频谱分析和时频分析,提取了频谱调制特征和微RCS特征,使用Wigner-Ville分布峰值检测法,提取了回波信号的微多普勒特征,给出了使用雷达微动特征识别弹道导弹弹头的途径.最后给出了回波信号时频分布、微多普勒、多普勒谱和微RCS的仿真结果,证明了理论分析的正确性.     

一种基于UKF的弹道导弹跟踪算法

文章提出了一种基于UKF的弹道导弹跟踪算法—Singer-UKF算法。传统的弹道导弹跟踪算法,利用扩展卡尔曼滤波器进行非线性滤波,取Taylor展开的前两项,可能引入较大的线性化误差,导致跟踪精度不高。文章在分析弹道目标动力学特性的基础上对目标的运动模型采用基于J2校正的Singer模型来描述,并针对非线性的目标量测模型应用不敏卡尔曼滤波算法。将该算法与扩展卡尔曼滤波算法进行蒙特卡罗仿真比较,仿真结果表明该算法的跟踪效果更好。     

面向复杂场景的反导雷达模拟器设计

为了更好地支撑反导雷达装备的研制，满足对弹道目标进行动态推演和建模的需求，提出了一种面向复杂场景的反导雷达模拟系统。该系统具备弹道导弹和雷达装备的仿真建模能力，提供导弹飞行全过程建模，支持导弹多级分离和分离体运动轨迹的模拟，支持雷达参数建模和威力范围设置，提供可视化编辑和二三维一体的模拟场景展示界面，具备雷达目标穿屏分析和动态推演能力。该系统高度模块化，支持复杂场景建模，人机交互友好，已在多型雷达装备中成功应用。     

弹道导弹目标识别技术

弹道导弹突防过程中的目标识别是反导防御系统中的核心技术之一。根据弹道导弹在飞行过程中的目标特性及运动特性,分析了反导防御系统中弹道导弹目标识别的技术特点,从目标的运动特性、结构特性以及再入特性等角度总结了地基相控阵雷达进行目标识别的策略和方法,最后对反导防御系统中弹道导弹目标识别技术进行了展望。     

弹道导弹目标特性分析及雷达回波模拟

从自由段导弹目标的运动特性出发,对沿椭圆轨道高速运动并伴有进动的弹头雷达回波特性进行分析。建立了导弹的最小能量弹道模型和进动模型,分析了飞行过程中弹头姿态角的变化规律,研究了导弹目标的平动和进动对回波信号的影响,进而引入准静态技术的思想,研究了考虑脉内运动的弹头雷达回波模拟方法,最后给出弹头椭圆轨道、姿态角、回波信号和一维距离像的仿真结果,证明了理论分析的正确性和合理性。     

ECEF坐标系弹道导弹跟踪研究

针对单模型跟踪算法无法实现对弹道导弹连续精确跟踪的问题,提出了一种地心地固坐标系下弹道导弹全阶段连续跟踪的交互式多模型(IMM)算法。根据导弹不同飞行阶段的受力情况建立IMM算法的两个滤波模型集:助推段采用恒轴向力模型,中段、再入段采用被动段跟踪模型,两个模型都利用滤波精度高、数值稳定性较好的求容积卡尔曼滤波算法进行滤波。针对该IMM算法在混合估计过程中引入偏差的问题,采用无偏混合的方法,以两种典型的跟踪场景进行仿真校验,实验结果验证了该文算法的优越性。