UKF滤波算法在弹箭落点估计中的应用

依据部分弹道的弹道轨迹测量数据,准确预报弹道落点,是弹道修正弹药智能化的关键技术.综合考虑滤波精度和算法复杂度,文中采用质点弹道模型和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter)方法,建立了弹道滤波模型和外推弹道模型.通过对雷达测量数据的处理结果表明,UKF弹道滤波模型和质点外推模型有较高的精度.     

基于支持向量机的雷达弹道外推方法研究

支持向量机是一种求解回归预测问题的优秀决策方法，具有坚实的理论基础和优秀的预测性能．为解决目前雷达弹道外推中存在的外推准确率不高和不能有效地进行弹道识别等问题，用基于支持向量机的方法对雷达探测弹道进行了外推研究，并通过仿真弹道模拟雷达采样进行了仿真实验，仿真实验结果表明：基于支持向量机的雷达弹道外推方法实用可行，可以获得较高的外推精度，并且能够有效地进行弹道识别．     

一种新的外弹道战情数据产生方法

对远程预警雷达系统仿真中外弹道数据产生方法进行研究,提出了一种新的外弹道战情数据产生方法.该方法根据导弹某时刻位置、射程、最高点高度和偏雷达观测站角度来确定弹道轨道,此轨道数据生成方法很容易控制弹道目标的发射位置、方向和轨道飞行时段,满足了仿真系统中基于雷达站直角坐标系的战情设置.仿真结果表明该弹道数据产生模型是正确的.     

弹道导弹再入段跟踪制导算法研究

首先针对弹道导弹再入大气层后的弹道轨迹进行仿真建模。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。获得滤波结果中来袭导弹目标的每一时刻位置及速度信息后,利用比例导引制导方法,可以实现对来袭目标和拦截弹理想弹道轨迹的三维数据仿真。仿真结果表明,算法可以对导弹目标进行稳定的跟踪,对拦截弹进行精确的制导。     

基于七维状态向量反向无迹卡尔曼滤波的弹道外推算法

针对弹道模型误差、参数估计误差以及外推距离过长导致定位精度低的问题,建立了基于七维状 态向量的反向无迹卡尔曼滤波外推算法。为精确建立状态模型,该算法将弹道系数作为状态参量,纳入滤波过程。采用无迹卡尔曼滤波算法,以提高非线性估计精度。此外,由于正向滤波外推距离长,模型误差积累大,该算法采用反向滤波处理,将雷达测得的首点作为滤波终点,通过4阶龙格-库塔方程外推炮位。仿真结果表明,该算法定位精度相较原算法提高约50%.     

基于卡尔曼滤波的弹箭飞行状态估计方法

为了快速、准确地获取弹箭飞行状态参数,讨论了采用不同卡尔曼滤波的弹道估计过程.采用质点弹道模型,考虑了动力平衡角的影响,以随机横风为过程噪声,建立了弹箭飞行状态方程;基于实测的弹箭位置、速度参数,建立了量测方程;分别采用扩展卡尔曼滤波(EKF)和线性化卡尔曼滤波(LKF)对测量数据进行最优估计,提出一个弹道滤波混杂算法.以某低旋尾冀弹为例,在坐标雷达探测体制下进行了仿真计算.结果表明,混杂算法减少了系统的在线计算量,提高了弹箭飞行状态的估计精度.     

舰炮弹道观测校正研究

研究了利用舰载雷达观测数据对弹丸飞行弹道进行滤波，辩识和外推落点的方法，进而提出了一个对效力射诸元进行修正的方法，在此基础上，对软件系统进行了设计，最后通过仿真试验，分析其准确性。     

基于UKF航迹滤波的干扰目标智能识别算法研究

针对雷达导引头末制导阶段抗干扰技术,建立了典型的距离-速度拖引干扰模型,采用无迹卡尔曼滤波(UKF),研究了基于速度、加速度、过载等指标的干扰目标智能识别技术。首先建立距离-速度拖引干扰模型,通过引入弹目相对距离、径向速度、高低角与方位角建立了系统跟踪模型。其次,给出了基于UKF实现目标跟踪与识别的滤波框架。在此基础上,以径向速度、径向加速度、角加速度与过载为评价指标,建立了目标智能识别指标体系。最后,通过典型的目标运动模型(目标跃升),对目标施加的四次距离-速度拖引干扰(两次前拖、两次后拖)进行目标识别。仿真结果表明,利用UKF滤波信息能够有效实现对距离-速度拖引干扰下的干扰和目标智能识别,仿真结果验证了该识别方法的可行性与有效性。     

在线弹道参数滤波与辨识方法分析

为解决基于雷达探测系统的一维弹道修正弹的快速在线弹道参数辨识及精度分析问题,针对阻力环体制的一维弹道修正弹,建立了适配于一维弹道修正弹的飞行控制弹道模型,并基于卡尔曼滤波理论建立了弹道滤波模型,给出了弹道预报的方法。结合扩展卡尔曼弹道滤波模型,计算分析了数据测量精度、基础阻力系数变化等因素对预报弹道落点的影响。研究结果表明:为了提高无控弹道和修正弹道的预报精度,应尽可能准确地获取全弹的阻力系数,并进行若干发炮射试验,通过反复调整预报-校正分段以确定出较佳弹道参数方差,来提高后续弹道预报精度。     

卡尔曼滤波在弹道修正弹落点推算中的应用

为了准确地估算常规弹箭的飞行弹道,以便对其实施简易弹道修正并大幅度提高殚箭的密集度,应用卡尔曼滤波方法,结合质点弹道模型,建立了卡尔曼滤波弹道模型.对地面侦察雷达撂测到的一段飞行弹道参数进行滤波,进而外推出弹道落点.仿真结果表明,雷达测量信号中的噪声具有随机性且幅值较大,在卡尔曼滤波过程中,滤波方差衰减很快,滤波后测量噪声能够较快地大幅度减小;外推弹道落点精度随着雷迭跟踪时间(跟踪点数)的增加而迅速提高,经过一段跟踪时间后,这种趋势逐渐变缓.对于大口径弹道修正弹,雷达跟踪点数宜取30～40点,求解一条弹道约需几十mS.     

基于小波变换的外弹道测量数据处理方法

为去除外弹道测量数据中的噪声,分析小波变换用于外弹道测量数据处理的基本原理,结合某新型雷达和弹种的参数进行弹道测量数据仿真,用小波变换的方法对仿真数据进行处理,并与Kalman滤波方法的结果进行比较。仿真结果表明在弹道模型未知的情况下,小波滤波方法的精度更高,战场实用性更强。     

爆破式反辐射导弹攻击雷达阵地的引战配合研究

为实现爆破式反辐射导弹对雷达阵地的最佳毁伤,根据典型防空导弹雷达阵地的功能和结构特点,建立了目标等效靶模型,确定了爆炸冲击波对目标的毁伤判据。利用弹目交会特性,给出了炸点与雷达车的相对位置关系,进而得出了对雷达阵地的坐标杀伤规律。采用Monte-Carlo方法对导弹的单发毁伤概率进行了仿真计算,结果表明:在弹道倾角较大、雷达馈源点较低时,适宜采用触发起爆方式;在弹道倾角较小、雷达馈源点较高时,适宜采用近炸方式。     

测速测元与距离和变化率测元融合算法及应用

利用雷达测速测元与新型跟踪测量设备——高精度多测速系统的距离和变化率测元进行有效融合,通过基于最小化误差平方的基础上寻找数据测元的最佳匹配,并对线性化后的测元数据进行补差,不仅实现了同时确定飞行目标的位置和速度参数,摆脱对定位数据依托的窘况,而且计算结果更为符合实际。该方法的实现,扩充了外弹道的数据处理技术手段,为分析和评价运载火箭飞行性能提供了技术支持。     

三种非线性滤波在再入弹道估计中的分析研究

首先在雷达直角坐标系下建立了再入目标的动力学模型,针对其运动的非线性,采用了三种经典的非线性滤波,即扩展卡尔曼滤波,不敏卡尔曼滤波以及粒子滤波进行弹道参数估计,给出了估计性能(误差均值和标准偏差),并与理论后验Cramer-Rao下限进行了对比。计算结果表明,在弹道参数采取指数建模的情况下,三种滤波的性能大致相同,从计算量、滤波性能和滤波的稳健性上综合考虑,不敏卡尔曼滤波更胜一筹。     

一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法

针对在发射前预先装定弹道信息的传统弹道修正弹控制方法存在易受外界因素扰动的问题,提出了一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法;通过建立弹道滤波模型外推弹道,利用自适应落点控制算法,得到阻尼器修正参数修正弹道,并根据弹丸飞行参数每隔特定时间循环上述过程实现自适应修正,直到引信引爆;仿真结果表明:滤波外推后的弹道更接近于实际弹道,经过多次弹道修正可以有效减小落点弹目偏差,与传统弹道修正方法相比较,改进弹道修正方法可较大幅度提高对静态目标的打击精度.     

基于摄动理论的弹道修正榴弹落点偏差预测

榴弹二维弹道修正引信要求选用精度高、计算量小的落点预测算法,弹道积分外推和多项式拟合均不满足该要求。针对该问题,提出了基于摄动理论的落点偏差预测算法,通过射前装定基准弹道和偏导数实现榴弹落点偏差的准确预测。基于摄动落点偏差预测的数学原理,采用数值解法研究了计算步长、偏导数阶数、基准弹道和偏导数行数的选取原则,并用二阶渐消记忆滤波的方法减小了GPS测试误差对预测精度的影响,采用仿真的手段对预测精度和在弹道修正榴弹上使用的有效性进行了分析。仿真结果表明,摄动落点偏差预测在基准弹道的邻域内有较高的预测精度。     

应用于对海雷达的目标方位精确定位方法研究

针对对海雷达面临的目标及复杂环境,以及目标位置的测量精度直接影响雷达对目标态势的判定和选择问题,将基于Kalman滤波的最优白噪声估计理论应用到某型号雷达中,并提出了一种实时计算测量误差的方法,从而有效提高了雷达对目标的测量精度.     

雷达测量数据求解脱靶量方法研究

脱靶量可以通过安装在靶标上的无线电多普勒脱靶量测量设备进行测量,也能够通过对雷达测量得到的目标和导弹的数据进行处理,利用一定方法计算直接求出脱靶量。通过以靶场雷达测量得到的导弹和靶标的位置数据为基础,重点研究脱靶量的求解算法,并对该算法进行仿真。结果表明,外推算法可有效的提高脱靶量测量的精度,并基本满足实际应用中的精度及置信度的要求。     

对搜索雷达不等间隔采样问题的分析

在对搜索雷达采样数据的使用过程中,通常认为数据是基于等间隔采样得到的,但实际采样过程中,由 于目标与搜索雷达间存在相对位移,使得搜索雷达针对某一目标的采样数据间隔并不相等,将不等间隔采样数据近 似为等间隔采样数据处理会造成原理性误差。为得到实际的采样间隔,提出利用迭代算法计算不同航迹运动目标的 实际采样间隔。在分析搜索雷达对目标进行搜索和对目标信息进行采样处理过程的基础上,仿真分析不等间隔采样 对运动目标速度信息提取产生的影响,并以一匀速运动目标为例讨论将实际非等间隔采样数据近似为等间隔处理对 目标速度的影响。计算结果表明：搜索雷达对目标的实际采样间隔与目标飞行方向、目标与雷达距离以及目标速度 等存在一定的关联。该分析计算方法对于提高搜索雷达对运动目标的测量精度有一定参考价值。     

基于刚体弹道模型的防空火控解算方法

为改善火控系统的通用性和实时性,提出了基于刚体弹道模型的防空火控解算方法。对目标量测信息进行无偏转换,并将无偏转换得到的噪声协方差矩阵做解耦,在对目标状态准确估计同时,降低滤波算法计算的复杂度;利用割弦迭代法计算出命中点坐标,并在每次迭代过程中,利用虚拟脱靶量对射击诸元进行修正,减少对弹道微分方程的计算次数,极大提高火控解算的求解速度。仿真实验结果表明,该方法有效和可行,可以更加精确地计算出射击诸元,且计算量相对于传统火控解算方法得到了显著改善。