一种面向临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪算法

发布时间：2024-09-17 16:31

　　 针对临近空间高超声速再入滑翔目标的跟踪问题,提出了一种基于回顾成本输入估计的无偏转换量测卡尔曼滤波(Retrospective cost input estimation-unbiased converted measurements Kalman filter, RCIE-UCMKF)。首先,根据再入滑翔目标的飞行特性,将加速度看成是未知的确定输入构建运动学跟踪模型;然后,对目标的非线性量测信息进行无偏转换,并将得到的噪声协方差矩阵进行解耦,降低算法的复杂度;最后,利用回顾成本的输入估计对未知加速度进行重构,采用递推最小二乘法更新输入估计器的参数矩阵,同时将估计的加速度引入到卡尔曼滤波框架下,实现对高超声速再入滑翔目标状态的准确估计。仿真结果表明了该算法的有效性和可行性。

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【部分图文】：

图1雷达测量坐标系

在雷达探测系统中,雷达的量测信息通常是建立在三维球坐标中,目标与雷达之间的相对位置如图1所示。雷达的量测值Zk∈Rp主要包括径向距离rk、高低角θk和方位角ηk,其测量方程为

图2RCIE-UCMKF算法框图

为了准确的估计出系统的状态量,在无偏转换Kalman滤波的框架下,利用回顾成本输入估计和递推最小二乘计算出未知机动大小,整个算法的框图如图2所示。根据前述部分的推导,所提RCIE-UCMKF算法的完整步骤为:

图3目标运动轨迹

本文以HTV-2为参考对象,对临近空间高超声速飞行器再入滑翔段进行仿真试验。根据文献[16],假设目标为质点,忽略地球自转及非球形摄动因素等影响。飞行器质量907.2kg,特征参考面积0.4837m2,攻角10°,倾斜角0.5°,阻力系数和升力系数选取参考文献[12],目标的....

图4高超声速目标在雷达界面显示

图3目标运动轨迹为便于计算,假设地球是球体,且半径为6371.3930km,测量雷达位置(6372.3930km,90.50°,-40.0°),雷达的采样间隔T为1s,距离误差为100m,方位和俯仰角误差为0.5mrad,则HTV-2在雷达界面的显示如图4所示。

本文编号：4005727