仅测角卫星跟踪的扩展卡尔曼粒子滤波算法

卫星被动跟踪技术对于空间监视系统非常重要,为提高非合作跟踪模式下空间低轨卫星(LEO)的跟踪精度,提出一种基于扩展卡尔曼粒子滤波(EKPF)的仅测角卫星被动跟踪算法.首先,在卫星二体运动下,以地球惯性直角坐标系为基础,对卫星运动状态方程的二阶线性化、状态方程和测量方程的雅可比矩阵进行了详细推导.其次,利用二阶扩展卡尔曼...     

摄动条件下空间目标天基光学跟踪方法研究

该文针对摄动条件下的空间目标天基光学监视跟踪问题,引入UT变换和混合坐标系,在直角坐标空间内采用UT变换完成目标运动状态预测和预测协方差计算并考虑摄动因素影响,在修正球坐标空间内实现状态滤波更新,提出混合坐标SPKF跟踪方法,可避免EKF线性截断误差影响并增强跟踪滤波稳定性。仿真结果表明,在密集采样和稀疏测量条件下该方法在收敛性和稳健性上均具有优势。     

改进的主/被动传感器协同探测跟踪方法研究

针对主动传感器辅助的被动传感器跟踪系统,为了提升系统的跟踪精度,改进主动传感器工作控制的实时性和精确性,结合地空导弹武器跟踪系统中的"粗跟"与"精跟"模式,提出了一种改进的主/被动传感器协同探测跟踪方法。在主动传感器开机时,利用曲线拟合推理出目标的运动轨迹;关机后,利用拟合的"估计量测"值和滤波预测值产生新息残差,并将其作为评价因子,结合信息熵理论设计"粗跟"和"精跟"模式下的航迹质量评价准则。实现了主/被动传感器间的实时切换以及"粗跟"和"精跟"模式间的自适应切换,克服了被动传感器距离量测的不可观测性。采用Monte Carlo仿真,同跟踪门法作比较,结果验证了改进方法的合理性和优越性。     

空间目标相对运动角参数的天基光学测量方法

利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度.针对轴系定向原理精度差、天文定向运算量大等问题.提出了基于星图识别的天基光学定向算法.根据空间目标及参考恒星在相机焦平面上成像角的位置关系.利用参考恒星的惯性天球坐标确定目标相对视线的惯性空间角(赤经、赤纬);建立了目标视线角...     

一种采用自适应测角噪声的交互多模型跟踪方法

针对转换瑞利滤波器(SRF)由于测角误差先验信息不准确而导致跟踪性能退化的问题,提出了一种基于交互式多模型转换瑞利滤波器(IMM-SRF)的目标跟踪方法。该方法采用多个不同测角噪声水平的SRF模型进行滤波,并且通过对滤波结果的自适应加权融合解决测角误差未知的问题。与SRF方法相比,该方法无需测角误差的先验信息,鲁棒性和实用性更好。仿真结果表明,IMM-SRF方法可实现对匀速运动和曲线运动目标的准确跟踪,并且收敛速度也较快,验证了所提方法的有效性。     

基于可观性分析的高精度空间目标跟踪方法

针对传统空间目标跟踪精度不高的问题,提出一种基于可观性分析的高精度空间目标跟踪方法。首先,基于Fisher信息矩阵法定义了一种新型可观性指标,并以空间目标跟踪为背景,针对采用天基雷达,天基红外或地基雷达所得到的不同量测模型系统分别给出了可观性指标值,并选出一种可观性指标值最大的空间目标量测模型。接着,基于无迹卡尔曼滤波和选择的量测模型,实现高精度的空间目标跟踪。相对于仅天基红外,天基红外与天基雷达相结合两种方案,仅天基雷达的空间目标跟踪测量方案具有较大的可观测性指标,进而具有较高目标跟踪精度。最后,数值仿真验证了该方法的有效性。     

基于高斯和均方根容积卡尔曼滤波的姿态角辅助目标跟踪算法

根据目标2维运动速度与姿态角的关系,该文提出一种姿态角辅助目标跟踪算法。在目标运动学基础上建立状态向量中包含姿态角的跟踪模型,实现姿态角对目标跟踪的辅助;针对基于模板匹配姿态角量测的噪声为非高斯情况,将均方根容积卡尔曼滤波引入到高斯和滤波框架下,提出新的高斯和均方根容积卡尔曼滤波算法,提高非线性非高斯处理能力,同时结合目标运动中姿态角的变化规律,建立姿态角分量不同的跟踪模型,通过模型切换实现机动姿态角的滤波。算法对姿态角量测进行滤波,同时实现了姿态角信息与位置信息的有效融合。仿真结果验证了该算法的有效性和正确性。     

一种新的单星对星无源定轨方法

在单星对星无源定轨跟踪中,仅测角方法的滤波收敛时间较长且精度不高.在角度观测之外增加角度变化率观测,然后根据卫星运动的动力学和几何学条件,推导准确的状态预测方程及其对应的状态转移矩阵,给出了相应的计算方法.结合EKF滤波算法,提出一种新的基于角度和角度变化率信息的单星对星无源定轨跟踪方法.与仅测角定位法相比,该方法定位性能有很大程度改善,具有更高的估计精度和更快的收敛速度,且两者计算耗时相当.     

导弹助推段天基预警探测综述

鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。     

混合坐标系下空间目标天基光学跟踪方法研究

在对天基光学监视跟踪特点进行分析基础上,利用直角坐标系和修正极坐标系分别在状态外推和线性测量更新方面具有的优势,采用混合坐标系下的扩展卡尔曼滤波方法实现对空间目标的三维被动跟踪,并给出相应初始化方法.仿真结果表明该方法与直角坐标系跟踪滤波具有一致的收敛趋势,并在收敛速度和稳健性上更有优势.     

基于红外辐射信息的IRST系统机动目标跟踪算法

传统的IRST(红外搜索与跟踪)系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的。文中增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,使其成为一个距离可观测系统,并在此基础上,建立了目标的观测模型,推导出了机动目标跟踪的EKF跟踪算法。通过跟踪一个机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,结果表明：本算法对机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪精度也是令人满意的。     

基于最小二乘拟合的运动单站无源测向定位

无源测向定位是应用最多的一种无源定位技术。研究了在平面直角导航坐标系下,移动单站直线运动时的高精度定位综合算法问题,提出了基于最小二乘直线拟合的定位算法,并给出了仿真结果。     

非高斯噪声情况下多平台机动目标被动跟踪新方法

针对仅有角度测量信息条件下,被动传感器融合目标跟踪问题,提出了扩维UKF滤波算法;并对经典IMM进行改进提出变维IMM算法,利用不同维数模型之间的交互式融合解决对机动目标的跟踪问题;进一步考虑实际情况中往往存在的测量噪声为非高斯情况,引入自适应滤波方法。最终提出变维交互式多模型自适应抗差扩维无迹滤波方法（VDIMM-AAUKF）,成功实现了被动多传感器在高斯和非高斯噪声情况下对机动目标跟踪。仿真实验结果表明该算法跟踪精度高、稳定性好,具有较好的实际应用价值。     

线性调频信号辐射源的唯方位跟踪

对宽带线性调频信号的方位角估计以及对这类信号辐射源单站跟踪问题进行了研究.算法通过对称阵元Wigner-Ville分布(WVD),建立了一种新颖的具有分维结构的空间时频分布数据模型,并利用Beamspace-ESPRIT和子空间投影法估计信号瞬时频率向量和到达角.在到达角估计的基础上,针对在直角坐标系中利用扩展的卡尔曼滤波器的唯方位跟踪法不稳定问题,采用了修改的极坐标,实现了运动单站对运动辐射源的稳定和渐进无偏的定位与跟踪.     

水下纯方位目标跟踪中的观测器机动航路对定位精度影响分析

针对在单站纯方位目标运动分析中观测器机动航路和定位与跟踪精度问题,基于目标定位跟踪精度下限CRLB,提出用精度几何散布GDOP作为优化性能指标,采用数值寻优计算的方法,对表达式较复杂的单观测器测向无源定位的定位误差下限进行数值计算,以找出影响定位精度的主要因素.分析了观测器航路对固定目标定位精度的影响效果,并且给出了匀速直线运动航路和恒提前角匀速运动航路对目标定位精度影响的仿真计算结果,表明航路对定位精度存在很大影响,可以通过优化观测器航路来提高系统可观测程度和改善定位与跟踪算法的性能.     

基于量测预测联合估计的单站只测角跟踪

提出用于单站只测角系统的修正最佳线性无偏估计(BLUE)滤波器。针对BLUE 滤波器用于雷达目标跟踪时需要完备的非线性观测集合来构建转换量测及单站只测角系统只提供方位观测,无法直接应用普通BLUE滤波器跟踪目标的问题,构造了基于目标状态预测的预测斜距,并在分析预测斜距误差统计特性后,用斜距预测和方位观测组成转换量测,推导出可应用于单站只测角系统的BLUE滤波模型。所提改进算法在性能和运算量上有明显优势,有很好的应用潜力。     

基于UKF算法的惟方位单站无源跟踪

单站无源跟踪问题本质上是非线性估计问题,使用传统的EKF算法进行跟踪滤波,得到的结果误差较大,容易产生发散现象。本文在惟方位跟踪中应用UKF算法,仿真结果表明,与EKF相比,采用UKF算法跟踪精度较明显的提高,同时增强了滤波器的稳定性,有效地改善了跟踪性能。     

一种单星对同步轨道卫星的仅测角定位跟踪算法

针对中低轨卫星对同步轨道卫星定位时存在的可观测时间短等限制,结合同步轨道卫星轨道的特点,利用测角信息计算出距离信息。将距离信息与测角信息一起建立新的测量方程,进而提出一种新的基于J2000.0惯性系的单颗中低轨卫星对同步轨道卫星的扩展卡尔曼仅测角被动跟踪定轨方法,并对测量方程的变量和坐标转换给出了明确定义。仿真结果表明,该算法实现了单颗中低轨卫星对同步轨道卫星的仅测角被动跟踪定轨,若已获得被测星的先验知识,该算法收敛时间优于未引入距离信息的常规算法。     

一种基于曲线拟合预测的红外目标的跟踪算法

给出了一种将曲线拟合和相关跟踪相结合的红外目标跟踪算法。该算法以目标质心作为匹配模板的中心，采用SSDA进行相关运算，以图像相关匹配的输出值更新所拟合的曲线，并以曲线的预测值作为下帧图像匹配搜索的初始值，使相关运算仅在很小的窗口内进行。该算法还定义了跟踪的帧内置信度和帧间置信度信号，实时智能的更新模板。实验表明，该算法能有效减少相关匹配的计算量，保证跟踪精度。     

反直升机雷群的机动目标跟踪

反直升机雷测距精度较低,而利用角度信息估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散。本文对由反直升机雷构成的雷群的目标定位和跟踪进行了研究,利用最小二乘法和基于“当前”统计模型的自适应滤波组合算法进行数据处理,最小二乘法的估计结果作为自适应滤波的观测值,结果表明算法简单而且有效,在目标机动和非机动时都能得到良好的估计结果。