临近空间飞行器跟踪算法研究

发布时间：2024-11-03 00:57

　　临近空间因其独特的空间环境优势而备受世界各大国的关注,临近空间飞行器也应运而生。临近空间飞行器具有飞行速度快、机动能力强等特点,尤其是在巡航阶段采取的跳跃式机动方式,使得雷达对此类目标的跟踪非常困难。因此对此类目标的跟踪研究逐渐成为热门课题,而且具有重要的意义。针对临近空间飞行器的跳跃式轨迹跟踪,本文从跟踪模型、算法框架和变采样率三个方面出发,设计出了性能良好的跟踪算法。首先,就临近空间飞行器实际飞行数据匮乏的问题,本文对飞行器的运动进行数学建模,并控制飞行器的模拟飞行得到跳跃式轨迹的数据,为跟踪算法仿真分析提供仿真数据。之后,针对飞行器在巡航阶段的非弹道跳跃式运动,本文从数据处理坐标系、状态方程和量测方程三方面构建目标跟踪模型,并在理论推导Sine模型的机动频率敏感性基础上进行验证性的仿真。然后,考虑到飞行器的机动多变性和单模型跟踪的局限性,本文使用交互多模型算法,将三个不同机动频率的Sine模型进行交互,在分析传统IMM算法中模型概率方面所存在不足的基础上,以新的模型融合准则调整模型概率的更新方式。仿真实验表明,改进算法改善了跟踪效果。最后,为进一步提高目标跟踪的精度,在算法中引入自...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 临近空间飞行器的发展状况
    1.3 跟踪算法研究现状
    1.4 本文的研究工作和内容安排
第2章 飞行器巡航轨迹构建
    2.1 坐标系介绍及转换
        2.1.1 飞行器常用坐标系及欧拉角
        2.1.2 坐标转换
    2.2 飞行器模型
        2.2.1 运动学模型
        2.2.2 推力模型
        2.2.3 质量模型
        2.2.4 引力模型
        2.2.5 气动力模型
        2.2.6 大气模型
    2.3 飞行器轨迹描述
    2.4 跳跃轨迹仿真
    2.5 本章小结
第3章 跟踪算法模型
    3.1 跟踪建模
        3.1.1 数据处理坐标系
        3.1.2 状态方程
        3.1.3 量测方程
    3.2 无偏转换卡尔曼滤波
        3.2.1 去偏转换量测
        3.2.2 卡尔曼滤波
    3.3 仿真实验
    3.4 本章小结
第4章 交互多模型算法及其改进
    4.1 交互多模型算法
    4.2 常见改进IMM算法
        4.2.1 基于新息估计的IMM算法
        4.2.2 基于马尔科夫矩阵自适应的IMM算法
    4.3 MIMM算法
        4.3.1 IMM存在的问题
        4.3.2 改进的IMM算法
    4.4 仿真实验
    4.5 本章小结
第5章 自适应变采样MIMM-Sine算法
    5.1 变采样的意义
    5.2 常用变采样算法
        5.2.1 公式法
        5.2.2 预测协方差门限法
        5.2.3 递推法
    5.3 速度平滑自适应变采样法
    5.4 仿真实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4010428