二维单站纯方位运动目标跟踪的可观测性

利用量测目标方位序列求解目标运动参数的纯方位跟踪（BOT)系统会发生解的不惟一的问题,即不可观测性。针对ニ维空间单目标和单平台（观测器）情形,利用向量变换以及线性矩阵方程解的性质,对BOT的可观测性问题进行了讨论;给出了当目标匀加速直线运动下,观测器保持匀加速直线运动时BOT系统不存在惟一解的命题;同时给出当量测方位序列和采样时间满足一定的条件,系统可以求出目标某些运动参数比值的算法。进ー步将结论推广到观测器和目标都作任意阶次时间序列机动的一般场合,推导出当观测器机动阶次不超过目标机动阶次下,系统不可观测的重要结论;向量法以及得出的结论为进ー步分析观测器的机动策略具有重要的指导意义。     

连续纯方位系統的可观测性分析

证明了连续纯方位观测系统可观测的一个充分必要条件是存在4个方位构成的可观测判别式不等于0，其特点是仅利用方位信息而无需导数信息和求解微分方程。分析了系统不可观测时观测器的运动形态，指出纯方位系统不可观测时，观测器的运动轨迹是一种等效的匀速直线运动观测轨迹。应用这些结论得到了约束假定条件下目标机动的一个判断准则。     

基于声信息的匀加速目标快速目标运动分析解算

目前水下目标运动分析（TMA）基本上以目标作匀速运动为前提进行研究,而少有以目标做匀加速运动为前提的TMA解算研究。提出一种在观测平台不机动时求解匀加速直线运动目标参数的内点-Levenberg-Marquard解算方法,并结合多普勒效应双模型与解算方法,提出一种参数搜索优化方法,使得求解参数的过程快速收敛。仿真结果表明,所提解算方法能够有效地求解匀加速直线运动目标的运动参数,并且降低了对本艇机动的依赖程度。     

双机协同纯方位目标跟踪研究

根据双机被动传感器接收到的空中目标俯仰角和方位角，利用非线性滤波算法即可估计出目标的位置和速度等运动参数。建立了双机协同对目标作纯方位跟踪的数学模型，在对EKF，UKF，PF几种代表性的非线性滤波算法进行理论分析、仿真比较的基础上，得出EKF更适合应用于双机协同纯方位目标跟踪的结论。采用EKF对四个场景进行Monte—Carlo仿真，结果表明：经过大约50S，距离误差曲线收敛于2．5km，速度误差曲线则逐渐收敛于零，该算法具有较好的稳定性和估计精度。对不同场景的仿真结果分析表明：双机分别作直线运动和蛇行机动的纯方位目标跟踪效果优于同时作直线运动，也优于同时作蛇行机动。     

基于误差预处理技术的纯方位目标跟踪方法

基于误差预处理技术的纯方位目标跟踪方法,采用多项式分段拟合测量.在潜艇作变向机动时,以转向点为界,根据目标方位变化曲线建立数学模型,并对目标方位序列进行多项式逼近分段拟合,对测量方位的误差进行处理.该方法通过仿真证明有效.     

双基阵纯方位水下被动目标的跟踪算法

双基阵纯方位水下被动目标的跟踪算法,以带拖曳阵声纳的潜艇为模型,将双基阵跟踪转化为随机跳动的特殊单基阵跟踪.当潜艇利用双基阵进行目标跟踪时,把双基阵跟踪等效成单站跟踪,再采用伪线性估计器对目标的运动要素进行解算.仿真结果表明该方法对目标和潜艇的运动态势有很强的适应能力.     

用于求解射击诸元的视在航路法

本文提出了一种适用于数字化瞄准具的视在航路法，其特点是在目标作匀速直线运动的假设下，在已知一系列目标方位与高低角后，只要再知道一个目标距离就可以得到射击诸元。相对于数字指挥仪的解算方法，它更加充分利用了目标的角度信息，减弱了对于距离信息的依赖性，为火控计算提供了新途径。     

自适应衰减记忆UKF算法在三维水下目标跟踪中的应用

针对传统算法在解决纯方位目标跟踪时存在有偏、收敛速度慢或发散等不足,无迹卡尔曼滤波（UKF）虽然改善了系统线性化误差,但并没有明显解决卡尔曼滤波器容易发散的问题。在扩展卡尔曼滤波和UKF算法的基础上,提出了一种自适应衰减记忆UKF算（AFMUKF）,并将其应用于三维水下目标跟踪系统中。AFMUKF算法通过引进衰减因子加强对当前测量数据的利用,减小历史数据对滤波的影响,通过自适应因子控制状态模型扰动对滤波解的影响。理论分析和仿真结果表明,AFMUKF算法在纯方位目标跟踪中的滤波精度、稳定性和收敛时间都优于UKF算法。     

伪线性滤波在导弹纯方位跟踪中的应用

介绍伪线性卡尔曼滤波方法在导弹对目标进行纯方位跟踪中的应用,通过仿真证明了该方法在导弹对目标纯方位跟踪中的可行性;在对目标的纯方位跟踪时,导弹的机动轨迹是否最佳(或接近最佳)是很重要的,所以还对多种机动轨迹进行了分析,得出了导弹最佳机动的一般规则。     

基于改进SIRF的二维纯方位目标跟踪

对于纯方位目标跟踪问题,传统的线性算法已经不能满足非线性非高斯和实时性目标跟踪的要求,由于在纯方位目标跟踪中传统的粒子滤波收敛速度慢并且容易发散,文中提出了一种基于改进的采样-重要性-重采样滤波(SIRF)算法的纯方位跟踪算法。具体的改进方法就是去掉归一化步骤直接使用非归一化权值,该算法在保持高精度估计能力的同时,具有较强的鲁棒性,是解决非线性系统状态估计问题的一种有效方法。最后通过实验验证改进的SIRF算法跟踪效果明显优于高斯粒子滤波(GPF)算法。     

Unobservable Problem of Target Tracking with Bearing-only Measurements in 3-dimensional Space

The bearings-only tracking （BOT） system is said to be observability if and only if the target motion parameters can be uniquely determined by noise-free bearing measurements. By utilizing the method of orthogonal vectors and charac- teristic of linear matrix equation, the problem of observability for BOT in noise-free bearings measurements from single ob- server is discussed based on the target and observer traveling in the 3-dimensional space. A proposition that BOT for target and observer traveling in the 3-dimenslonal space with constant acceleration remains unsolvable is presented and proved. By proving the proposition, it is also shown that some, motion parameter ratios of target can be estimated under certain condition satisfied by measurements and time samples. The proposition is extended to arbitrary rank of manoeuvre for the observer and the target, which BOT remains unobservable property while the rank of target manoeuvre is higher than that of the observer manoeuvre. The theoretical analysis of this paper provides the guidelines for how the observer trajectory should be formulated to avoid unobservable state for BOT in practice application.     

靶船机动对导弹横向加速度的影响

为分析靶船机动对导弹横向加速度的影响,从反舰导弹对海上运动目标攻击机理出发,研究了由于靶船运动引起的导弹横向加速度变化.结果表明,靶船做直线匀速运动或静止时,对横向加速度没有影响;采取机动方式时,在有效导航系数相同的情况下,横向加速度随着靶船运行速度增加而增大,当导弹速度不变时,导弹追踪靶船时间越长,或转弯半径越小,横向加速度增加幅度越大.有效导航常数增加时,横向加速度下降.靶船运动对导弹横向加速度的影响相对较小,速度较小或静止的靶船可以在反舰导弹试验中使用.     

基于纯角度的三维运动目标可观性研究

本文针对在三维空间作匀加速运动的目标,推导出了基于纯角度测量的运动目标状态可观测的必要条件.在求解这一必要条件的过程中,利用数学变换手段,将非线性角度观测方程转换成线性框架来进行处理;利用满秩矩阵的一些特点,把高阶非线性微分方程转化成一阶线性微分方程组来求解,获得了可观测性必要条件.另外根据此必要条件直接推出了前人所证明的关于三维空间匀速运动目标状态可观测性判据.     

潜艇纯方位跟踪的机动优控模型

运用Ｃｒａｍｅｒ－Ｒａｏ下界，定性分析潜艇机动策略在纯方位跟踪中对目标参数估计器性能的影响，并通过计算机仿真模拟和统计分析，提出了潜艇机动优控模型。     

Design of PID Controllers of Anti-aircraft Artillery Servo System with Multiple Performance Specifications

A novel design method for determining the proportional-integral-derivative(PID) controller gains of an anti-aircraft artillery servo system with multiple performance specifications based on a particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed. First, a performance criterion evolution function combined with the system maximum displacement settling time, rise time, overshoot, steady state error, constant velocity tracking error and sine wave tracking error is defined. Second, the optimization problem of PID controller parameters and the searching procedure of PSO algorithm are constructed. Finally, the optimal or near optimal PID controller parameters are fast and easily obtained by solving the above optimization problem on the given controller parameter space following the PSO searching procedure. The simulation results show the effectiveness of the proposed controllers.     

基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术

水下目标的被动跟踪技术在军事上具有重要的应用价值,为了解决基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术在实际应用中的问题,研究了几种适合于单、双观测站的水下目标被动跟踪算法.分别对伪线性估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法在不同参数情况下的性能进行了详细的仿真与分析.仿真结果表明,静止单观测站虽不能获得目标的完全观测,但是在具有一定先验信息的情况下,伪线性估计算法也可以实现对目标轨迹的估计;双观测站可以获得对目标的完全观测,并且在观测方程严重非线性的情况下,无迹卡尔曼滤波方法的性能要优于扩展卡尔曼滤波方法.仿真结果对工程应用具有重要的参考价值.     

抗多径干扰的有限时间收敛制导律

当雷达导引头俯视探测超低空目标时,受多径干扰的影响,跟踪精度严重降低。为了最大限度地降低干扰,需要将弹目视线角约束至布儒斯特角。基于终端滑模控制的方法,设计了一种非奇异快速终端滑模制导律;针对该制导律中目标加速度难以准确获得的问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标加速度;在非奇异快速终端滑模制导律中引入观测器的估计值和带开关系数的符号函数,设计出一种复合非奇异快速终端滑模制导律。通过Lyapunov理论证明,该复合制导律可保证弹目视线角在有限时间内快速收敛至布儒斯特角,同时视线角速率收敛至0附近的小邻域内。仿真结果表明：当该复合制导律应用于对超低空目标拦截时,可使脱靶量减少至杀伤半径之内;相比于传统滑模制导律,可使系统状态的收敛时间减少4 s左右。