面向临近空间飞行器的无人机目标定位跟踪技术研究

发布时间：2020-10-15 04:09

　　 近年来临近空间高超声速飞行器的快速发展,使得各军事大国必需考虑此类目标的防御问题,以及由此诞生的新作战样式—反临近空间目标作战。但由于临近空间目标飞行高度和环境特殊,使得反临近空间目标与传统防空反导目标有较大不同,这给现有防空反导系统带来了严峻的挑战。为提高针对临近空间高超声速目标的防御性能,降低此类目标对我国国防安全带来的威胁,论文主要研究了基于临近空间高超声速目标红外探测特性的无人机高精度目标探测、定位与跟踪技术。论文首先分析了临近空间高超声速目标的运动特性、对比了可用于临近空间目标探测的多种探测平台优缺点,并结合临近空间目标的红外特性和红外传感器特性,设计了无人机搭载红外预警系统和激光雷达来实现对临近空间目标探测、定位与跟踪的方案,研究了基于距离/角度模型的目标定位算法和运动目标测速算法等关键技术,并采用蒙特卡罗方法对目标定位算法和运动目标测速算法误差精度进行了仿真分析,结果表明姿态误差是影响目标位置精度和速度测量精度的主要原因。其次,论文研究了多无人机编队飞行背景下的结合无人机传感器不同探测特性的目标协同定位方法,主要包括基于距离/角度模型的空间两点交会定位方法,基于摄像机小孔成像原理的目标交叉定位方法,以及基于红外角度观测信息的最优目标定位方法,并重点研究了基于红外角度观测信息的最小二乘最优目标定位方法,分析了该目标定位方法的误差影响因素。论文在无人机目标定位的基础上,研究了基于无人机的运动模型辅助的目标跟踪滤波方法,主要工作包括针对目标助推段飞行特性和无人机目标定位系统特性,建立了基于CA模型的线性系统方程和基于距离/角度定位模型的非线性量测方程,设计了基于UKF的目标动态跟踪滤波算法,并仿真验证了算法的快速收敛性和高精度特性。最后,搭建了无人机临近空间目标定位跟踪仿真平台,设计了无人机-目标航迹仿真子系统、导航信息仿真子系统、无人机目标探测传感器仿真子系统以及运动目标跟踪滤波仿真子系统。并有效验证了面向临近空间高超声速运动目标的UKF跟踪滤波算法性能,实验结果表明该方案是可行的,具有较好的实际参考意义。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：E926.4
【部分图文】：

（3）预警时间短由于此类飞行器的高超声速特性，从雷达发现飞行器开始至飞行器击中目标的时间非常，导致雷达所能提供的最大预警时间非常有限，仅为 6min，如果是常规的防空雷达，预警会更短。如何增加系统预警时间，有效防御这类目标是未来关注的重点。.3 面向临近空间飞行器的无人机目标探测方案设计由上述分析可知：临近空间飞行器兼具弹道导弹的突防性和巡航导弹的灵活性，具有早现难、轨迹跟踪难以及预警时间短等特点，现有预警系统在针对此类飞行器时预警性能严足，无法满足高精度实时定位跟踪的需求。为提高针对临近空间飞行器的探测定位能力，以临近空间飞行器目标特性和高精度、大范围持续追踪定位需求为基础，设计合理有效的定位方案。因此，本小节将主要从探测平台选择、目标探测传感器配置以及相关关键技术等方面展开工作。.3.1 临近空间高超声速目标探测平台选择现有的可用于临近空间目标的探测平台分类示意图如下图所示：
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘小强;任高辉;邢军智;寿少峻;张惠菁;;交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真[J];红外与激光工程;2016年09期

2 梁晓庚;田宏亮;;临近空间高超声速飞行器发展现状及其防御问题分析[J];航空兵器;2016年04期

3 曹亚杰;李君龙;秦雷;;临近空间目标交互式多模型跟踪定位算法研究[J];现代防御技术;2016年01期

4 尹怀勤;;高超音速飞行器为何能飞这么快?[J];百科知识;2016年02期

5 谢勇光;;俄罗斯战略反导预警能力分析[J];飞航导弹;2015年12期

6 喻晨龙;谭贤四;王红;曲智国;;临近空间高超声速目标探测系统构建探究[J];飞航导弹;2015年12期

7 周伟;吕琳琳;;美国导弹防御预警探测系统的发展趋势分析[J];航天电子对抗;2015年05期

8 韩洪涛;王友利;;国外空间攻防能力现状与趋势分析[J];中国航天;2015年09期

9 非虫;;超高速武器,玩的就是看不见摸不着[J];新民周刊;2015年28期

10 郭跃;刘新学;王才红;;混合坐标系下跟踪自由段弹道导弹的IMM-UPF算法研究[J];弹道学报;2015年01期

相关博士学位论文 前3条

1 韩慧妍;基于双目立体视觉的三维模型重建方法研究[D];中北大学;2014年

2 李罗钢;临近空间飞行器定位跟踪及拦截弹制导问题研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 陈亮;机动目标跟踪关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

相关硕士学位论文 前4条

1 梁伟涛;基于双目立体视觉三维重建方法的研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

2 杨青智;机动目标跟踪技术的研究[D];西安电子科技大学;2008年

3 贾丹;摄像机现场标定算法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

4 王晓华;基于双目视觉的三维重建技术研究[D];山东科技大学;2004年

本文编号：2841674