高速下潜弹道测量系统研制

介绍了一种用于跟踪测量试验弹高速下潜弹道的超短基线水下弹道测量系统,重点阐述了该系统的硬件和软件设计。外场试验结果表明,依据该硬软件设计所研制的水下测量系统工作状态稳定、可靠,定位精度、作用距离等各项指标均满足使用要求,具有很高的应用价值。     

短基线干涉仪测元与距离变化率融合处理方法

短基线干涉仪与脉冲雷达（或微波统一测控系统）相结合的外弹道测量体制是目前航天发射任务主动段测控的主要手段。针对不同传感器跟踪测量数据的融合问题,建立了短基线干涉仪测量元素与雷达测量的距离变化率测量元素融合的算法,实现了利用测速数据确定目标的位置和速度参数的功能。仿真结果表明,该方法改变了以往短基线干涉仪测量必须依赖定位数据的境况,拓展了外弹道的数据处理手段。     

基于移动长基线的水下航行器定位和跟踪技术研究

针对对水下大范围工作的水下航行器的定位和跟踪,根据水声测距原理,提出了一种基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪方法。该方法克服了常规长基线定位系统存在校准测量工作量大、工作时间短、仅能实现单水下航行器固定区域定位等缺点。该方法主要是利用安装有同步时钟、GPS和应答器的无人水面船来实现,在时间同步的基础上,由水下航行器发射水声信号,水面船接收到信号后通过声信号传播时延来计算水面船和水下航行器的距离,并结合多个无人水面船利用GPS获得的位置来解算岀水下航行器的绝对位置,从而实现多水下航行器大范围的定位与跟踪。在研究过程中,基于球面交会模型,利用最小二乘方法建立了基于移动长基线的水下航行器定位与跟踪算法。仿真结果表明,该方法可以较好地实现水下航行器的定位与跟踪。     

双基地加权最小二乘估计算法定位精度研究

本文通过将双基地声呐中发射和接收站的测量数据进行融合处理,提出了基于加权最小二乘估计(WLS)的双基地声呐定位优化算法,给出了算法的原理和误差分布.通过数值仿真,研究了系统参数对算法定位精度的影响,给出了不同条件下定位误差的几何分布.并将该算法与单纯基于声波到达时间算法的定位性能进行了比较.仿真结果表明,双基地WLS算法充分利用了双基地系统的冗余信息,具有较高的定位精度.该研究为多基地声呐水下目标的探测、定位和跟踪提供了理论依据.     

矢量浮标测量数据融合处理方法研究

研究了矢量浮标测量数据的融合算法及其在水下目标定位中的应用,提出了一种基于软决策融合的矢量浮标融合算法,结合矢量浮标式水下目标定位系统应用情况,给出了融合系统检测性能的计算机仿真结果,表明采用数据融合算法后可大幅度提高水下目标的定位精度。     

非平稳非高斯测量噪声条件下改进差分粒子滤波算法研究

针对非平稳非高斯测量噪声(NSNGN)条件下差分粒子滤波(DDPF)算法状态估计精度低、易发散的问题,提出了一种改进DDPF(IDDPF)算法. IDDPF算法采用高斯混合密度函数近似估计测量噪声,替代传统算法中测量噪声的高斯密度函数近似估计,采用似然函数的对数最大化法求解高斯混合密度函数模型参数,并将该模型应用于粒子权值计算,避免了高斯密度函数近似估计噪声模型所易于导致的粒子退化问题;通过建立水下目标纯方位角跟踪系统模型,将IDDPF算法应用于闪烁测量噪声条件下水下目标纯方位角跟踪问题的求解。50次Monte Carlo对比仿真实验结果表明：在NSNGN条件下IDDPF算法具有跟踪响应快、估计精度高、鲁棒性较好等优点。     

导弹主动雷达制导系统弹道控制综合算法

以分析导弹弹道控制优化问题为基础，讨论了主动雷达制导系统弹道控制综合算法，并建立了数学模型．模拟结果表明，这种综合算法有效地提高了目标跟踪的精度．     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。     

基于改进无迹卡尔曼滤波的弹道射程修正算法研究

以全球定位系统（GPS）作为弹载测量系统的弹道射程修正弹,存在GPS动态数据易受测量噪声与系统噪声污染或在高过载环境中发生定位丢失、数据异常等问题。为了降低弹道数据测量误差,并减小对射程修正时刻预测的误差,提出了基于牛顿插值法的改进无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,以重新估计具有粗大误差的测量数据,从而降低异常测量值和定位失锁情况对滤波效果的影响,提高UKF算法对测量数据误差的敏感程度。仿真与试验结果表明：改进的UKF算法作为预处理过程融合至射程修正算法中,当系统离散化步长与GPS数据更新周期相等时,可最大化地预处理算法效果;改进后的修正算法可有效地降低GPS数据造成的修正误差;预处理算法中数据样本容量的选择与修正时刻以及GPS更新周期相关,不受算法效果约束。     

GPS在外弹道测量中的应用

介绍了外弹道测量的分类及要求，概述了无线电跟踪测量系统的不足之处和应用全球卫星定位系统(GPS)进行外弹道测量的优点。给出了GPS测量外弹道的可选方案中需要考虑的几个问题。     

水下目标的无源定位和融合技术研究

针对水下机动目标的无源定位和跟踪问题。先运用测向定位和时差定位相结合的思想。给出来自水下机动声源目标的定位解；然后在此基础上，将多部被动声呐在各个状态时刻所定位的含噪声数据视为一冲击扰动序列，对其应用缓冲算子作用。以弱化其随机性。最后，再对缓冲算子作用后的扰动序列进一步应用数据融合技术来改善和提高定位系统的跟踪精度。仿真结果表明，该方法是有效、可行的。     

状态自适应无迹卡尔曼滤波算法及其在水下机动目标跟踪中的应用

为了满足水下对抗对机动目标实时跟踪和目标航速、航向准确估计的要求,针对观测量为距离和方位的机动目标跟踪,对传统无迹卡尔曼滤波（UKF）跟踪算法进行了改善。提出根据UKF算法预测值和观测值残差的概率分布自适应调整目标状态噪声方法,使得UKF跟踪算法能够根据目标运动状态及时调整状态方程,在目标机动时减小对预测值的依赖,在目标非机动时增大对预测值的依赖。这种在线实时估计系统噪声状态的跟踪方法更加适用于机动目标的跟踪。数值仿真结果表明：该算法不仅在目标机动时具有良好的跟踪效果,而且在目标非机动时具有准确的估计性能。通过声纳信息综合处理系统验证了状态自适应UKF跟踪算法的性能。     

基于角测量的机动目标跟踪算法

利用角测量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。本文针对反直升机雷构成的雷群进行目标定位和跟踪,利用最小角度差算法对目标的位置进行静态估计,用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行数据处理,最小角度差算法的估计结果作为自适应滤波的观测值;算法简单而且有效,对目标的机动和非机动运动参数都能得到良好的估计结果。     

水下近场爆炸冲击波作用下光测设备防护平台动态响应特性研究

以水下爆炸试验光学测量为研究背景,在水下近场爆炸冲击波作用下光学设备防护平台结构设计的基础上,通过传统的理论经验计算与计算机数值仿真计算方法,对防护平台结构的运动特性进行分析并校核。结果表明平台结构的运动响应满足光测设备和试验需求,验证了防护平台结构设计的合理性;防护平台结构背爆面的密封位置可向中部偏移以提高平台结构遭遇冲击波作用时的稳定性。     

基于转换量测的水下目标跟踪

针对水下目标跟踪的实际应用情况，提出了基于转换量测误差统计分析的去偏转换量测和基于修正转换量测误差的无偏转换量测方法；给出了基于转换量测的球坐标一直角坐标下目标跟踪算法，并进行了性能仿真。结果表明：这两种跟踪方法都具有很高的跟踪精度和稳定性；基于修正转换量测的跟踪算法对角度量测误差的不同分布有较强的适应性，在角度量测误差较大的情况下，该算法的性能要优于基于误差统计分析的跟踪算法。     

测向和测频改进的最小二乘单站定位跟踪方法

为了利用无源单站系统实现对运动目标定位与连续跟踪,提出基于最小二乘估计算法的运动目标无源定位跟踪方法。即利用均匀的等间距线列阵作为单个观测站,对多个运动目标进行方位和多普勒频率测量,在此基础上通过多点多次测量,采用最小二乘估计算法对非线性系统求解得到目标的定位解。仿真结果表明:该方法不但能够对多个运动目标进行定位,而且能够对其进行连续稳定的跟踪。     

水下多目标跟踪技术

基于现代海洋环境和经济发展的要求，论述了水下多目标跟踪技术的重要性，详细讨论了过去几十年来多目标跟踪技术的发展，探讨了水下多目标跟踪中的关键技术，指出了未来水下多目标跟踪技术的发展趋势。     

水下压力与速度测试研究

导气式水下枪械测量系统包括压力和速度测量系统，利用应变式测压传感器和感应测速传感器分别获得膛压、气室压力和自动机速度，得到相应的实验数据，并对实验现象进行了分析，为水下枪械的动力学分析提供了依据。