基于角度观测的目标跟踪和轨迹预测研究

发布时间：2020-05-28 07:53

【摘要】：在现代战争中,武装直升机具有高机动性、攻击火力强和用途广泛等特点,以其低空飞行的作战方式严重威胁了地面单位。本文针对轻型防空武器系统的需求,在仅有角测量条件下,研究一种基于角度观测的目标跟踪与轨迹预测的方法,为打击武装直升机提供角度参考,主要工作如下:(1)分析武装直升机的性能特点,针对其低空飞行的方式,设计相应的飞行轨迹,为角跟踪算法和试验提供仿真数据,然后建立目标的状态模型和观测方程,根据目标的状态模型设计单模型角跟踪算法,并将机动频率自适应引用到单模型角跟踪算法中,仿真分析算法性能,机动频率自适应在角跟踪算法中适用于观测误差小的情况。(2)针对单模型算法观测误差变大跟踪性能下降的情况,设计交互式多模型角跟踪算法,比较不同模型集下的跟踪效果;考虑算法的实时性,通过支持向量机对目标各方向上的状态分类,减少并行计算的模型数量,实现对目标的实时角跟踪;仿真比较算法性能,交互式多模型角跟踪算法跟踪误差小但是计算量大,而基于支持向量机分类的角跟踪算法在满足实时跟踪的同时跟踪误差也较小。(3)结合角跟踪算法,设计相应的双环角度预估算法,完成目标的角度预测,在不同的预估时间和观测误差下,对比单模型和多模型角度预估的结果,结果表明在飞行稳定的阶段,预估较为准确,并且多模型预估的角度误差较小。(4)设计系统试验,搭建角跟踪半实物仿真试验平台,试验表明角跟踪过程中目标位于观测屏幕的中心区域,分析试验误差,比较不同角跟踪算法的试验结果,结果表明本文设计的角跟踪算法是可行的。
【图文】：

动模型硕士学位的幅值约为３ｇ。逡逑非机动飞行逡逑装直升机的非机动飞行是指巡航飞行，巡航飞行主要是进行空中运输、观测、航、转场等任务，飞行速率通常在７５ｍ／ｓ左右，并且以一定的速率在３０？１００ｍ直线水平运动。逡逑非机动飞行进行轨迹仿真，巡航飞行是一个稳定的飞行过程。假设直升机以在某一水平高度飞行，将直升机看成是一个质点，其飞行轨迹如图２．１，图间的时间为０．１ｓ，直升机的速率为７５ｍ／ｓ，其中ｘ方向的速率是６０ｍ／ｓ，邋ｙ方４５ｍ／ｓ，在高度为６０ｍ的水平面飞行，由起始位置（４００邋０邋６０）飞向位置（４６邋２６飞彳丁时间是６ｓ。逡逑

高度做直线水平运动。逡逑对非机动飞行进行轨迹仿真，巡航飞行是一个稳定的飞行过程。假设直升机以恒定逡逑的速率在某一水平高度飞行，将直升机看成是一个质点，其飞行轨迹如图２．１，图中每逡逑个点之间的时间为０．１ｓ，直升机的速率为７５ｍ／ｓ，其中ｘ方向的速率是６０ｍ／ｓ，邋ｙ方向的逡逑速率是４５ｍ／ｓ，在高度为６０ｍ的水平面飞行，由起始位置（４００邋０邋６０）飞向位置（４６邋２６５．５逡逑６０），飞彳丁时间是６ｓ。逡逑逦逦逡逑ｔ一一ｒ－１－一ｒ－一…卜逡逑■逦逦邋，．１邋＾一逦逡逑Ｉ邋６０＇一邋？？匕逡逑、邋°邋°邋＾逡逑图２．１巡航轨迹仿真示例图逡逑２．１．２机动飞行逡逑除了巡航飞行，武装直升机在执行空对地、空对空、贴地飞行、地形跟踪等一系列逡逑的任务的时候，，目标会突然转弯或者加速，偏离被跟踪的位置，这种飞行方式称为机动逡逑飞行。对武装直升机执行任务的飞行动作进行统计分析，有以下几种机动飞行方式：逡逑（１）悬停跃升逡逑直升机依靠地形地物遮蔽时
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：E926.4

【参考文献】

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本文编号：2684942