反舰导弹典型运动建模与仿真

针对现代反舰导弹突防技术的不断发展和舰艇对空防御形势的日益严峻,为提高反舰导弹的探测和识别的准确性,在分析反舰导弹典型运动特性的基础上,采用动力学建模的方法研究弹道问题,把导弹视为可控质点,将过载引入描述导弹质心运动的动力学方程,建立了简洁实用的反舰导弹典型运动模型,并对比例导引运动、蛇行机动、跃升俯冲运动等做了仿真。仿真结果可直观显示反舰导弹的典型运动的弹道特性,验证了所建立的弹道模型对探测、识别和跟踪反舰导弹技术的研究有一定的参考价值。     

一种针对机动目标的三维鲁棒导引律

针对球坐标系下的三维导弹与目标相对运动模型,基于零化导弹与目标视线角速度的思想,在不依赖于碰撞线附近线性化的假设的情况下,设计了满足输入-状态稳定性(ISS)理论的非线性鲁棒导引律.该导引律的设计不需对目标机动加速度做自适应估计,在目标运动信息完全未知的情况下可实现对机动目标的扰动抑制、跟踪和拦截.仿真结果表明,所设计...     

跟踪反舰导弹的机动频率自适应算法

为使建立的系统方程更适合强机动反舰导弹的真实运动状态,在分析"当前"统计模型及自适应滤波算法的基础上.通过由滤波残差的变化来检测目标机动与否的准则,设计了一种非线性的机动频率函数.实现机动频率自适应调整,优化了"当前"统计模型的系统参数,构建了机动频率自适应算法.在想定的初始条件下,结合反舰导弹的末段"蛇行机动",对建立的机动频率自适应算法进行Monte Carlo仿真实验,结果表明:该算法运行稳定,适应能力强,能有效提高"当前"统计模型的跟踪性能.     

跟踪机动再入飞行器的交互多模型Unscented卡尔曼滤波方法

对于目标发生机动时的再入飞行器的跟踪问题, 传统跟踪方法是采用机动模型的扩展卡尔曼滤波. 本文在提高机动目标跟踪精度的探索中做了两方面的努力, 一是在描述目标运动模型方面采用了更符合机动目标运动特性的多模型方法; 另一方面, 采用了隐含高阶精度的 Unscented 卡尔曼匹配滤波方法. 对于交互多模型 Unscented 卡尔曼滤波器在仿真中易出现数值问题, 给出了基于平方根滤波的数值鲁棒性的解决方法.     

基于UKF的闪烁噪声机动目标跟踪

闪烁噪声下的机动目标跟踪是一个非线性非高斯系统滤波问题,传统的卡尔曼理论很难保证其跟踪精度.文中提出了一种基于UKF的闪烁噪声机动目标跟踪算法,首先对目标系统的状态方程进行无味变换,然后再进行滤波估计,以减小跟踪误差.UKF不需要求导,它能比EKF更好地迫近目标运动模型的非线性特性,具有更高的估计精度,计算量却与EKF同阶.在仿真实验中采用"协同转弯模型"作为机动目标的运动模型,雷达的量测方程也是非线性的,分别应用UKF和EKF跟踪闪烁噪声下的机动目标,结果表明,UKF能够较好地解决闪烁噪声下跟踪机动目标的难题,其跟踪精度要远远高于EKF.     

基于不同运动模型的IMMPDA算法仿真

在现有的机动目标跟踪算法中,其中的概率数据关联（PDA）算法和交互式多模型（IMM）算法最具代表性。而在此基础上发展而来的IMMPDA算法是解决杂波环境下单机动目标跟踪问题比较有效的方法。通过对分别基于CA模型、Singer模型和“当前”统计模型的交互式多模型概率数据关联（IMMPDA）算法进行仿真,对其优缺点进行对比分析。仿真结果显示IMMPDA算法在高机动目标跟踪中具有巨大优势,不同的：运动模型基于IMMPDA都较好地实现了对高速高机动目标的滤波跟踪。     

基于机动目标模型的无人机视场跟踪仿真研究

为了跟踪地面机动目标,对无人机的视场进行了研究;分析了视场中目标位置的解算以及飞机、目标与视场的运动关系,并建立了三者的相对位置关系模型,推导出视场对目标进行跟踪的控制量;简要介绍了机动目标的"当前"统计模型及其自适应滤波算法,在该算法对目标跟踪的基础上,可以更准确地计算出视场校正控制量;对视场跟踪进行了仿真验证,利用飞行航迹和目标轨迹模拟,无人机盘旋跟踪地面运动目标,实时计算出偏差角控制量并调整视场;仿真结果表明,视场对机动目标的跟踪效果良好,算法稳定可靠.     

变维卡尔曼滤波算法的机动目标跟踪性能研究

卡尔曼滤波在非平稳矢量信号和噪声环境下具有广泛的应用,针对机动目标具有多个运动模型的特点,采用基于卡尔曼滤波的变维算法对机动目标进行跟踪处理,该算法首先建立了机动目标的非机动模型（CV）和机动模型CA）,然后对观测数据进行滤波和误差估计处理,最后通过计算机的蒙特卡洛仿真得到了滤波轨迹和机动目标的位置和速度误差,仿真结果表明变维卡尔曼滤波算法具有很好的目标跟踪性能.     

某型反舰导弹末端机动突防概率仿真研究

为了研究反舰导弹在不同的末端机动方式下,当有敌方舰空导弹拦截时,那种方式突防概率最高,以及与灌顶攻击相比,那种方式最好.从工程应用的角度出发,针对某型反舰导弹,基于导弹、目标与拦截弹之间的三维相对模型,考虑了反舰导弹的多种外界因素,以及拦截弹的约束条件,进行了有拦截情况下的六自由度全弹道末端机动突防仿真研究.根据不同的初始仿真条件,应用蒙特卡洛法,分别计算了反舰弹不同机动方式下,以及灌顶攻击时的突防概率.仿真结果表明,当拦截弹带中制导时,灌顶攻击的突防概率最高;当拦截弹不带中制导时,螺旋机动的突防概率最大,摆式机动次之,然后是灌顶攻击,最后是纵向蛇形和航向蛇形机动,而突防概率最低的则是反舰导弹不进行末端机动.     

反舰导弹类型识别的贝叶斯网络方法

通过对反舰导弹运动模式及运动特征参数的分析,提出了一种有效的反舰导弹类型识别的贝叶斯网络方法。在机动目标交互式多模型跟踪的基础上,利用曲线拐点检测方法对典型运动模式段进行划分,识别其运动特征参数,根据运动特征参数建立目标类型识别的贝叶斯网络模型。仿真实验证明,方法结构简单,易于实现,具有较高的实用性。     

Multiple model target tracking with variable rate particle filters

Fixed rate state space models are the conventional models used to track the maneuvering objects. In contrast to fixed rate models, recently introduced variable rate particle filter (VRPF) is capable of tracking the target with a small number of states by imposing a Gamma distribution on the state arrival times while the object trajectory is approached by a single dynamic motion model. Using a single dynamic motion model limits the capability of estimating the characteristics of maneuvering and smooth regions of the trajectory. To overcome this weakness we introduce an adaptive tracking method which incorporates multiple model approach with the variable rate model structure. The proposed model referred to as multiple model variable rate particle filter (MM-VRPF) adaptively locates frequent state points to the maneuvering regions resulting in a much more accurate tracking while preserving the parsimonious representation for the smooth regions of the trajectory. This is achieved by including a mode variable into the conventional variable rate state vector that enables us to define different sojourn and motion parameters for each motion mode using the multiple model structure. Simulation results show that the proposed algorithm outperforms the conventional variable rate particle filter, fixed rate multiple model particle filter and interacting multiple model.     

基于自适应卡尔曼滤波的机动目标跟踪算法

在机动目标跟踪过程中,由于目标运动的不确定性,雷达系统接收的数据存在噪声,使预置目标运动模型通常很难得到较高的跟踪精度。为此,以自适应卡尔曼滤波为基础,将直角坐标系和球坐标系相结合,提出了一种混合坐标系下的自适应卡尔曼滤波算法。算法避免了两个坐标系变换引起的噪声统计规律变化问题,并针对目标发生大机动运动的情况,自适应的调整动态模型中机动目标运动参数。蒙特卡洛仿真结果表明,改进算法的收敛速度和对状态的估计精度均得到优化,并对机动目标具有较好的跟踪性能。     

A new tracker for air-to-air missile targets

An extended Kalman filter is developed to aid the tracking of an air-to-air missile from a maneuvering target aircraft. The filter exploits knowledge of the dominant aerodynamically induced lift and drag forces of a nonthrusting missile employing proportional navigation guidance, and it also accounts for the dynamic lag and bandwidth effects of the missile seeker, guidance, and control systems. Incorporating the refined missile acceleration model enhances the filter's tracking estimate precision and provides meaningful threat predictive capabilities. Identifiability of parameters within the acceleration model is established, an adaptive filter is developed, and its performance capabilities portrayed through realistic Monte Carlo simulations.     

强机动目标自适应变结构多模型跟踪算法

在强机动目标跟踪领域,采用传统基于固定模型集合的交互式多模型算法需要大量模型来描述目标机动,需要巨大的计算量,并且过多模型会带来不必要的模型竞争反而降低跟踪性能.为解决它所带来的问题,提出一种自适应变结构多模型算法,采用少量与目标运动模式相关的模型,在不同时刻根据目标当前机动水平自适应调整模型参数建立新的模型集合,并对其进行滤波估计.仿真结果显示该方法能更好的匹配目标运动规律,有效降低计算复杂度,提高跟踪精度.     

基于超宽带定位的四旋翼目标跟踪技术研究

针对无人机室内地面目标跟踪问题,论文提出了一种基于超宽带室内定位技术的跟踪方法.首先建立了四旋翼和地面机动目标的动力学模型.然后,通过超宽带定位技术得到目标的量测信息.其次,利用扩展卡尔曼滤波估计目标的状态信息达到减少跟踪误差的目的,并且基于解算的信息提出了人工势场法作为四旋翼的路径规划算法.最后利用反步法控制策略解决...     

Shipborne radar maneuvering target tracking based on the variable structure adaptive grid interacting multiple model

The trajectory of a shipbome radar target has a certain complexity, randomness, and diversity. Tracking a strong maneuvering target timely, accurately, and effectively is a key technology for a shipbome radar tracking system. Combining a variable structure interacting multiple model with an adaptive grid algorithm, we present a variable structure adaptive grid inter- acting multiple model maneuvering target tracking method. Tracking experiments are performed using the proposed method for five maneuvering targets, including a uniform motion - uniform acceleration motion target, a uniform acceleration motion - uni- form motion target, a serpentine locomotion target, and two variable acceleration motion targets. Experimental results show that the target position, velocity, and acceleration tracking errors for the five typical target trajectories are small. The method has high tracking precision, good stability, and flexible adaptability.     

AR预测模型的IMM跟踪算法

针对LOS/NLOS混合条件下对机动目标的鲁棒跟踪问题,提出一种基于AR预测模型的交互式多模型（Interacting Multiple Model,IMM）跟踪算法（ARIMM）。该算法利用AR预测模型对运动状态建模,针对LOS与NLOS条件下观测噪声的分布不同分别使用无迹卡尔曼滤波器（Unscented Kalman Filter,UKF）和改进的无迹卡尔曼滤波器（Robust Unscented Kalman Filter,RUKF）,通过IMM方法估计出移动台的位置,利用该位置更新AR模型的参数,使AR模型与真实运动状态更加匹配,实现精确跟踪。仿真结果表明,在LOS/NLOS混合条件下,与传统的UKF和RUKF算法相比,该算法对机动目标跟踪的鲁棒性更好。     

基于交互式多模型的不敏卡尔曼概率假设密度滤波算法

针对非线性高斯场景下目标数目未知或随时间变化的机动多目标跟踪问题, 提出一种基于交互式多模型的不敏卡尔曼概率假设密度滤波算法.首先, 在高斯混 合概率假设密度滤波框架下, 结合不敏卡尔曼滤波中状态预测和量测更新的实现机理, 构建一种不敏卡尔曼概率假设密度滤波器; 然后, 通过引入交 互式多模型方法中状态模型软判决机制, 实现对目标机动过程中运动模式不确定的处理; 最后, 通过理论分析和仿真结果验证了所提出算法的可行性和有效性.     

仅有角测量的被动式机动目标跟踪

以往的被动式跟踪研究往往假定目标作匀速直线运动, 采用目标与跟踪站的相对距离和速度为状态变量, 因而相应的跟踪滤波器不能跟踪机动目标. 研究了仅有角测量的机动目标跟踪问题, 采用目标的位置、速度及加速度作为状态变量, 并对测量方程进行适当变换, 推导出一种伪线性机动目标自适应跟踪算法, 可用于单站或多站被动式机动目标跟踪. 大量的仿真研究表明了本算法的有效性, 其中多站跟踪比单站跟踪具有更高的精度、算法稳定性和快速收敛性.     

针对机动目标的改进型交互多模型跟踪算法研究

为了提高对机动目标的跟踪精度,更准确地获得目标实时位置与速度信息,提出了一种改进型交互多模型跟踪算法.采用目标特征数据为初始数据提供限定域,然后在滤波器中加入调节参数,从而利用目标状态增益矩阵与协方差矩阵的迭代完成对跟踪精度的优化.实验仿真分析了机动目标的3种常见状态,并与传统交互多模型跟踪算法进行了对比.实验结果显示...