双GEO预警卫星覆盖范围影响因素分析

地球静止轨道预警卫星可以探测到处于助推段飞行的弹道导弹,建立相应的预警卫星星座可以实现对全球范围内的弹道导弹进行探测和监视,随着预警卫星技术的不断发展和反导预警的需求,星座组网将成为预警卫星重要的作战方式。为此,对双GEO预警卫星的覆盖范围进行了分析,通过构建双星探测模型,表明了双星覆盖范围主要由双星间的夹角与星载探测器的视场决定;在不同探测器视场情况下,对双星覆盖范围随双星间夹角变化情况进行了仿真,结合预警卫星的探测任务区域,得到双星探测条件下夹角的最优选取,可为星座组网提供参考。     

一种基于贝叶斯估计的弹道导弹主动段融合算法

针对天波超视距雷达在探测跟踪弹道导弹主动段时目标航迹不连续、虚假航迹多等问题,首先将天波超视距雷达和红外预警卫星预警情报相融合,构建了天波超视距雷达与红外预警卫星融合跟踪结构模型;然后根据该模型,结合Bayes理论,提出了一种天波超视距雷达与红外预警卫星的融合算法;最后进行了仿真.仿真结果表明,对于弹道导弹主动段中的融合跟踪问题,本文提出的融合算法与求均值融合方法相比,得到的位置RMS误差平均值降低了44.2%,有效提高了弹道导弹主动段跟踪精度,表现出较强的稳定性.     

分布参数系统中传感器位置的优化

针对实际工程问题中的分布参数系统输出和状态检测传感器存在观测噪声的情况，提出了一种基于信息矩阵行列式的优化算法，得到分布参数系统检测传感器的最佳位置配置，同时获得系统状态的最优估计．该算法通过对分布参数进行参数辨识，得到信息矩阵，利用其行列式优化传感器的位置配。仿真结果表明了该方法的有效性，对分布参数系统输出和状态检测传感器位置选择具有参考价值．     

编队飞行卫星自主相对导航算法研究

提出一种基于类GPS敏感器星间相对距离测量的编队飞行卫星相对位置、速度和姿态自主确定算法.在编队飞行卫星之间无相对速度测量时,利用两点相对轨道状态测量信息,建立相对轨道和姿态运动方程以及星间相对测量方程,推导了编队飞行卫星相对导航UKF(Unscented Kalman Filter)算法,估计其相对轨道和姿态等导航信息.并进行了数学仿真,仿真结果表明,该算法简单可靠,能够满足高精度编队飞行卫星相对导航要求.     

一种新的弹道导弹弹道仿真方法

针对现有弹道导弹运动轨迹模拟中普遍存在的简化运动起始状态、模拟的弹道轨迹无法全面反映弹道导弹主动段实际运动特点的问题,提出了一种新的弹道仿真的方法.该方法采用控制力加速度转弯,利用弹道导弹仰角角速度和方位角角速度求解控制力加速度,建立了弹道导弹的动力学模型,实现了弹道导弹运动轨迹的模拟.仿真结果表明,该方法能够更加逼真地模拟弹道导弹主动段的运动轨迹,为弹道导弹的弹道特性分析和进行弹道导弹的跟踪算法研究提供数据支持.     

基于纯角度观测信息的leader-followers机器人编队控制方法

提出一种纯角度观测信息的leader-followers多机器人编队控制方法.多个跟随机器人(followers)仅观测其领航机器人(leader)角度信息;基于非线性系统可观测性的理论研究,这种纯角度观测信息能够满足leader-followers的可观测性要求;利用无迹卡尔曼滤波算法对leader-followers机器人系统的状态进行估计,根据状态估计结果设计了输入-输出状态反馈控制规律控制跟随机器人运动,以达到理想的编队效果。仿真验证了该方法的可行性。     

自适应TSKF的空间电推进机动目标跟踪

非合作机动目标跟踪是地球静止轨道卫星进行状态监测、维修维护等复杂航天任务的前提.出于推进效率考虑,下一代高轨卫星将优选全电推进配置,但电推进的连续小推力机动特性致使基于CW方程的经典非合作目标跟踪算法期望有偏,两段状态估计法在稳态估计性能与机动跟踪响应间存在矛盾.为了解决电推进下对机动目标的快速跟踪估计问题,采用滤波误差理论对经典算法性能衰减因素进行分析,得到机动加速度至滤波新息的转移矩阵演变特性,进而提出一种自适应变维两段状态估计法.改进方法基于目标机动检测信息修正偏差滤波器的观测阵以匹配上述演变特性,使其在目标非机动区间性能与经典相对导航跟踪算法等效,在机动区间性能与两段状态估计算法等效,同时具备更快的跟踪响应特性.仿真结果表明,本算法对非合作目标的稳态跟踪性能与传统经典算法一致,跟踪响应速度提升4~5倍,是对空间非合作机动目标连续小推力机动下跟踪问题的有益探索.     

基于蚁群的天基预警多目标优化算法

为了解决天基预警传感器调度问题,本文提出了一种基于蚁群优化算法和R_2排序算法的连续搜索空间多目标蚁群优化算法。算法中考虑传感器覆盖数量动态变化的任务约束,卫星及传感器数量的资源约束、地球遮挡、临边观测及观测距离等环境约束。针对传统蚁群算法在天基预警任务规划中存在的多目标权衡能力差以及连续搜索空间计算效率低等问题,本文对传感器调度方案进行R_2排序和多目标寻优计算,权衡了目标切换次数,传感器疲劳度以及目标观测时长等优化目标。将算法与元启发式和动态蚁群算法在观测资源充足,观测资源紧缺和观测资源严重不足3种状态进行对比仿真。结果表明:该算法可以在任务、资源和环境约束下对传感器切换次数、单星观测时长和总观测时长等目标进行优化,适用于天基预警星座系统对弹道导弹等具有红外特性运动目标的跟踪方案优化问题。     

多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法

传统雷达目标跟踪方法仅利用目标的位置信息进行数据关联,在处理密集杂波环境下的多目标跟踪问题时,容易产生虚假航迹,甚至出现误跟、失跟的现象。该文针对此问题提出一种多普勒信息辅助的杂波环境下多目标跟踪算法。首先引入多普勒信息带来的观测方程非线性,以及速度观测与距离观测之间的相关性问题,基于IPDA-UKF算法框架,综合利用目标的位置和速度信息构建多维关联波门,利用多维信息进行有效量测的筛选,从而将一个多目标数据关联的问题转化为多个单目标数据关联的问题,然后采用IPDA-UKF分别估计各个目标的存在概率和运动状态。仿真结果表明:相比其他算法,该算法充分利用距离和速度之间的相关性,不仅降低了杂波环境下多目标数据关联的复杂度,提高了数据关联的效率,而且目标跟踪精度也得到了明显提升。     

改进的多传感器多目标量测数据关联算法

提出融合多传感器测量对目标位置进行估计的广义概率数据关联(MSPE-GPDA)算法. 首先对所有可能的多元量测组合进行预关联检验,通过检验的有效多元量测组合所对应的目标位置进行最优估计;根据广义概率数据关联算法计算通过预关联检验的各有效量测组合与目标航迹间的关联概率,并用来计算目标的更新状态. 与顺序处理的多传感器广义概率数据关联算法和利用多传感器量测进行目标位置估计的联合概率数据关联算法相比,MSPE-GPDA算法集中了最优估计和有效信息复用两方面的优点. 理论分析与仿真实验结果均验证了所提算法的有效性.