基于IMM-CKF的弹道再入目标跟踪研究

该文研究了弹道系数未知的弹道再入目标的跟踪问题.针对现有再入目标跟踪方法对弹道系数初值设定以及噪声协方差的设置比较敏感的问题,采用了数值精度高、稳定性好且计算量较小的求容积卡尔曼滤波(CKF)算法作为跟踪滤波器,并分别设计了由不同弹道系数模型构成的交互式多模型(IMM)算法以及由不同噪声协方差模型组成的IMM算法.仿真结果表明,该文设计的两种IMM算法都能显著提高跟踪精度以及对弹道系数估计的收敛速度.     

混合坐标系下跟踪自由段弹道导弹的IMM-UPF算法研究

为了提高对自由段弹道导弹的跟踪精度,在混合坐标系下构建了自由段弹道导弹不做机动时更为准确的系统动力学模型。为提高对自由段弹道导弹目标机动时的适应能力,结合Singer和当前统计模型给出了自由段弹道导弹机动时的系统动力学模型,利用交互多模型(IMM)实现了对导弹的跟踪。在对探测数据的处理过程中,为了避免探测数据中闪烁噪声的影响,提出了IMM-UPF算法,并分别与EKF、UKF、UPF等算法做了对比分析。仿真结果表明,IMM-UPF算法对存在机动的自由段弹道目标以及雷达闪烁噪声具有良好的适应性,较EKF、UKF、UPF能够获得较高的跟踪精度。     

主动段弹道定位与跟踪算法

针对预警卫星测量方程的非线性,利用传统方法(如EKF)不可避免地会带来线性化误差.该文提出了几何定位卡尔曼滤波(GL-KF)方法,在主动段弹道位于过地心平面的假设下,根据2颗卫星的角度测量解算出导弹位置,将测量方程转化为线性模型,减小了测量方程非线性所带来的估计误差.在得到位置信息后,利用Kalman Filter实现对主动段导弹的跟踪.通过Monte-Carlo仿真可以看出,该方法较之EKF滤波有更好的估计精度.     

一种基于弹道模型的机动目标跟踪算法

针对当前目标跟踪算法中跟踪模型与现代反舰导弹实际运动不匹配而影响跟踪精度的问题,根据反舰导弹的弹道特点,通过分析导弹受力情况和运动状态的关系,提出了一种基于弹道模型的机动目标跟踪算法,并针对高速跃升俯冲运动,分别与基于CV、CA模型的目标跟踪算法作了性能比较.仿真结果表明,该算法在原理上是正确可行的,可显著提高对高速强机动目标的跟踪性能.     

基于UKF的主动段弹道跟踪算法

利用预警卫星视线(LOS)测量对弹道导弹目标的跟踪问题是空间预警系统的关键技术.提出了基于弹体旋转的主动段动力学运动方程,解析表达了导弹推力加速度值和导弹在重力作用下姿态的变化特性.引入一种新的滤波估计算法UKF,通过特别选取一些样点,给出随机变量经过非线性变化后的均值和方差,得到滤波器基于非线性方程的更新,避免了非线性方程的线性化.通过Monte-Carlo仿真,与其它算法比较,说明该算法具有更好的适应能力,跟踪性能更好,适用于空间预警系统.     

滑翔式飞行器再入弹道设计

针对滑翔式飞行器的弹道特征,提出了一种方案弹道设计方法,将整个再入弹道分为下降段、滑翔段和末制导段,通过简化的控制指令实现下降段和末制导段弹道,并通过"H-V曲线设计+弹道跟踪"的方法来实现滑翔段的弹道设计,根据侧向运动要求调整侧倾角的变号时机,迭代得到完整的再入基准轨道。最后的算例表明,该方法能快速得到一条针对某一飞行任务的再入弹道。     

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。     

滑翔飞行器再入段弹道特性分析

为解决滑翔飞行器再入段受力复杂、非线性约束条件多、弹道设计难度大的问题,对平衡滑翔条件下的 弹道解析关系进行分析。根据平衡滑翔的概念,通过简化的动力学微分方程,对滑翔飞行器再入段弹道影响因素进 行分析,联合大气指数模型,推导出平衡滑翔条件下的弹道初始参数与速度、射程以及高度的解析关系,并进行仿 真验证。仿真结果表明：更高的滑翔初速和最优的平衡滑翔初始入射角可以增加滑翔距离,不同高度再入时对射程 影响不大。     

红外成像导引头弹道终端跟踪能力研究

分析了弹道终端红外成像导引头跟踪盲区形成的原因,提出了采用局部图像跟踪算法减小跟踪盲区的思想,讨论了飞机目标局部图像跟踪部位的选取原则.通过分析弹目平行交会模型,对影响弹道终端导引头跟踪能力的诸要素进行了定量研究,并结合某型红外成像导引头的技术参数,对其终端跟踪能力进行了计算,计算结果表明,导引头的最大跟踪角速度、导引头图像探测器的帧频、弹目相对速度是影响导引头终端跟踪能力的主要因素.最后,提出了提高图像导引头弹道终端跟踪能力的几点措施.     

弹道目标跟踪的自适应多维分配相关算法

研究了弹道目标防御雷达的多目标跟踪数据关联方法,提出了一种弹道目标跟踪的自适应多雏分配相关算法.在对多传感器探测覆盖区域进行分区处理的基础上,进行多目标跟踪模式的判断,根据跟踪模式选取不同维数的多维分配相关算法进行相关处理,分析了多维分配算法存在的问题,给出了算法实现的伪代码.仿真实验结果表明,利用该算法能够很好地跟踪弹道目标.     

复杂场景中目标抗遮挡跟踪算法研究

针对复杂场景中目标被干扰、遮挡等情况,提出了一种基于遮挡判断和运动轨迹预测的抗遮挡跟踪算法,可实现对被干扰或遮挡的目标进行有效跟踪,给出仿真结果,表明了算法的有效性和实用性。     

弹道式再入飞行器零射程线技术研究

在介绍了零射程线基本概念的基础上,提出了3种常用的零射程线工程算法,并基于其中的迭代方法,采用弹道仿真手段,分析了影响零射程线方向的主要因素,给出了零射程线技术的应用途径,并对零射程线技术后续研究方向进行了展望.     

基于速度约束的粒子滤波算法研究

为了提高二维机动目标被动跟踪性能,基于粒子滤波(PF)的基本思想,结合目标的先验信息,将速度约束条件加入到跟踪过程中,通过抛弃约束外粒子,并对粒子分布和权值进行调整来提高算法的执行效率。对新算法进行了仿真分析,并与粒子滤波算法进行了仿真对比。结果表明,新算法具有收敛速度快、跟踪精度高的优点。     

基于弹道导弹目标的动能拦截导引头的快速滤波算法

为实现动能拦截器导引头对弹道导弹目标的稳定跟踪,构建导弹自由段的运动模型和动能拦截器自身的误差分析模型,并通过相对运动关系推导导引头目标跟踪系统的非线性滤波模型.鉴于末段拦截的高时效性和快速收敛的滤波要求,采用基于在线协方差修正的扩展卡尔曼滤波对导引头目标跟踪系统的非线性模型进行仿真研究,仿真结果验证了导引头目标跟踪非线性模型的准确性和滤波算法的有效性.     

基于HMM机动目标跟踪算法研究

在交互多模IMM的基础上,利用时变马尔可夫链切换系数对模型进行切换,实现对未知状态转移概率的自适应调节,提高了对机动目标的跟踪精度.仿真结果表明,改进后的IMM算法比IMM算法的跟踪精度更高,具有全面自适应跟踪能力.     

机动目标自适应跟踪算法研究

为了克服“当前”统计模型自适应跟踪算法（CAF）跟踪匀速运动目标误差较大和跟踪加速机动目标速度与加速度估计误差和动态时延较大的缺陷,通过分析研究CAF算法,采用截断正态分布表征目标的机动加速度特性,考虑风速和加速度估计均值的影响,对机动加速度与方差自适应关系修正,自适应补偿过程噪声协方差矩阵,提出了一种改进的机动目标自适应跟踪算法。理论分析与仿真结果表明,该算法能够准确描述目标的各种机动情况,具有良好的跟踪性能和实际应用价值。     

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。     

基于双智能雷的目标跟踪方法研究

目前被动声探测距离精度还不能满足跟踪的需要，因此，反直升机智能雷对目标的跟踪问题归结为仅有角测量的跟踪问题。对于静止观测来说，仅有角测量跟踪问题是不可观测的。针对直升机巡航时的运动特征，提出一种基于双智能雷的目标跟踪方法。首先用角跟踪算法实现目标方位角和高低角的跟踪和预测。然后融合目标在两智能雷坐标系下的角度信息，建立数学模型，解算出目标的距离和速度大小。仿真结果表明，算法的跟踪和稳定性较好，能对目标的距离、方位角、俯仰角和速度大小进行有效的跟踪和预估。