具有角速度测量的光电跟踪系统分析

采用球坐标位置测量的传统光电跟踪系统,在充分利用模型先验信息而不增加其它测量信息的前提下,很难进一步改善目标运动参数的估计性能。在传统光电跟踪系统基础上,引入俯仰和偏航两个角速度测量装置来提高跟踪系统性能的设计思想,尚未见文献报道。本文借鉴扩展卡尔曼滤波器(EKF)思想,建立了新的测量模型,并从理论上分析了跟踪偏差的渐进性质。对原有位置测量和附加角速度测量的序贯滤波处理保证了工程实现的可行性和实时性。仿真结果表明,附加角速度测量后,光电跟踪系统收敛速度加快,估计误差均方差减小,系统跟踪性能得到全面提升。     

不完全信息下分布式目标跟踪算法

针对分布式目标跟踪过程中出现数据丢包和不完全量测现象,提出一种分布式目标跟踪算法.该算法由统计意义下局部滤波器和基于协方差交叉算法融合滤波器构成,其中局部滤波器利用邻域内各节点测量信息计算局部滤波值,融合滤波器则将邻域内各节点局部滤波值进行融合处理,得到该节点的目标坐标信息;最后,利用典型目标航迹模型对该算法进行仿真分析.仿真结果表明:该算法可有效抑制不完全信息发生时对目标跟踪结果的不利影响,可为分布式目标跟踪系统在实际工程中的设计与研制提供有益的参考.     

不完全量测下基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波算法

针对不完全量测条件下分布式火控系统中的非线性目标跟踪问题,为提高跟踪系统的估计精度并保证各探测单元估计结果的一致性,提出一种基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波(ICDCKF)算法。针对非线性系统,给出不完全量测下的改进容积卡尔曼滤波。考虑到各探测单元间局部估计信息的相关性,该算法首次将协方差交叉方法应用于非线性一致性滤波算法,提高互协方差未知情形下分布式融合的估计精度。特别地,为确保算法的可行性,给出不完全量测情形下,ICDCKF算法估计结果收敛的条件,并从理论上严格证明在该条件下ICDCKF算法可以保证估计方差的有界性。ICDCKF算法应用于一类光电跟踪网络,与现有CKFI算法、CKF_CI算法、KCF_ Me算法对比分析表明：ICDCKF算法在保证各探测单元估计结果一致性的同时,大幅度提高了跟踪系统的估计精度。     

不完全量测下事件触发卡尔曼一致滤波及在光电探测网中的应用

针对分布式状态估计中卡尔曼一致滤波算法各节点间通信量过大的问题,在保证卡尔曼一致滤波算法估计精度及各节点估计值一致性前提下,为减少各节点间的通信量,提出一种事件触发机制协调各节点间的信息交互过程。推导了相应的卡尔曼一致滤波算法,并证明了其估计误差的有界性;仿真了所提算法在不完全量测下光电探测网中的应用。研究结果表明：与经典卡尔曼一致滤波算法相比,所提算法可在节约网络通信资源前提下,保证网络中各节点估计精度及估计值的一致性。     

不完全量测下航迹辨识系统中滤波方差的期望收敛性问题

目标跟踪航迹辨识系统常常出现信号丢失现象,这时递推误差协方差阵(ECM)是一个随机过程;针对探测率小于1的不完全量测,给出了估计误差协方差系统统计稳定性的条件和稳态Kalman滤波的线性矩阵不等式(LMI)计算法。对给定滤波方差约束指标,设计一种新的滤波器,使得模型容许的噪声强度尽可能的大。在目标跟踪中,它的工程意义是在选定探测器性能指标下,设计出能适应目标机动范围较大的滤波器。最后利用航迹辨识系统的数值算例对研究结果给出了说明。     

不完全随机有偏量测下高炮火控系统诸元误差统计特性分析

针对频繁出现于工程实际中的不完全随机有偏量测为背景的火控系统性能的理论研究,建立了不完全随机有偏量测下的离散线性观测系统数学模型,给出了观测系统统计意义下的估计误差方差Cramér-Rao下界(CRLB);根据目标位置、速度与射击诸元间的非线性误差传递关系,利用U-T变换得到不完全随机有偏量测影响下的射击诸元误差方差下界。以某型数字化高炮火控系统为例,仿真结果表明:在给定探测概率和偏差发生率影响下,观测系统在标准航路特征点上的估计性能较无偏完全量测的估计性能下降23.3%,导致火控系统性能下降25%.     

光电跟踪系统的激光回波率下界估计

为了优化目标测定仪中的激光回波率指标,将激光回波视为不完全量测序列,并将回波率下界描述成一个非线性矩阵不等式(NMI)的最优解,利用摄动线性化方法给出了NMI的求解算法.通过对匀速直线航路、匀速圆周航路和俯冲航路3种场景中的激光回波率进行仿真求解.结果表明,当激光回波率大于下界时,统计意义下的估计误差协方差对任意初值均...     

多特征联合匹配的目标图像稳定跟踪算法

针对图像制导目标跟踪系统中应用单一特征跟踪算法,由于特征不稳定而造成的跟踪点漂移,甚至目标丢失等问题,提出多特征联合匹配的目标图像复合跟踪方法.分析了分别单独使用灰度特征或者点特征进行目标跟踪存在的问题;通过归纳常用的目标跟踪算法与特征类型的对应关系,依据经验给出了几种多特征组合方案;以灰度特征和点特征作为多特征联合匹...     

基于灰关联决策的模块化光电吊舱可靠性分析

在模块化光电吊舱可靠性分析中引入灰色系统理论,建立了灰色关联度数学模型。依据光电吊舱可靠性的指标特性类别和设计需求完成模块划分,评定了各样本模块的可靠性指标参数。基于改进的灰色绝对关联法,对模型中的分辨系数进行了分析与计算,从接近性角度阐述样本数据线与设计标准线的关联度,实现了模块化光电吊舱的可靠性分析。根据可靠性分析结果对现有光电吊舱模块进行优选,得到光电吊舱产品的初步模块化设计方案。依据最优和次优方案试制试验样机,对两套试制样机的可靠性指标参数进行测试和评定,测试结果与分析结果相吻合。验证了该方法在缩短产品研制周期和研究模块化产品可靠性中的有效性与可行性。     

一种不完全信息条件下C4ISR 系统效能指标赋权方法

针对指标赋权中存在的多专家判断信息、不完全信息以及不一致信息等情况,提出一种不完全信息情况下的C^4ISR系统效能指标赋权方法。其实施步骤为：首先收集多个专家的经验信息,构建比较判断矩阵,通过不完全参数矩阵描述专家不完全信息;然后以求得总偏差变量最小为目标构建多目标优化模型,通过目标规划方法求解此多目标优化模型,从而得到指标权重值。最后选取某一子指标进行实例计算,求得各指标权重,验证该方法能有效地综合考虑多专家经验信息,充分利用现有数据,有效地消除不一致性,求得最一致的判断结果。     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

惯导系统在动基座上的对准研究

动基座上惯导系统初始对准,系统信噪比弱,干扰信号强度较大,有用量测信号强度小,对准过程收敛慢。为提高惯导系统在动基座上的对准精度及对准快速性,设计了基于位置信息观测及递推滤波参数估计的对准方案,通过开路粗对准及舒拉调谐闭路估计精对准,实现游移方位惯导系统在动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,车载试验结果表明,所设计的方案,达到了较好的效果。     

捷联成像导引头相关跟踪算法研究

捷联式成像导引头的光学探测基准随弹体姿态运动而动态变化,其目标图像的运动形式呈现复杂的非线性时变特性,传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法难以有效地针对目标运动模型进行波门设置及视线估计。为此,本文首先建立了以目标机动在惯性成像坐标系内的投影为输入,弹体姿态信息作为时变参数的目标帧间运动模型,并在此基础上提出了一种新的相关跟踪算法。该算法通过应用中心差分卡尔曼滤波( CDKF)理论有效解决了成像跟踪中的波门设置问题,提高了目标位置的估值精度,同时提出一种改进的变尺寸模板更新策略,抑制了目标图像的形变和模板漂移对匹配精度的影响,进一岁提高了系统的跟踪的精度,并通过仿真验证了算法的良好跟踪性能。     

Guidance Law Design Under Impact Angle Constraint Based on Nussbaum-type Gain Technique

Aiming at the guidance problem under impact angle constraint for homing missile against ground targets,a new adaptive robust nonlinear terminal guidance law was proposed in this paper.According to nonlinear kinetic relationship between the missile and target in vertical plane,a mathematic model was formulated while the motion of target and the system structure perturbation were regarded as limited disturbances.Based on the ideas of zeroing the rate of line-of-sight(LOS)angle and the impact angular tracking error,a nonlinear control strategy was contrived to obtain adaptive robust guidance law by adopting Nussbaum-type gain technique under a desired impact angle.The stability of guidance system in finite time is strictly proven by using Lyapunov stability theory.Finally,the numerical simulation verifies the effectiveness of the proposed scheme.     

基于倾侧角反馈控制的预测校正再入制导方法

针对升力式高超声速飞行器再入滑翔制导问题,提出了一种基于倾侧角反馈控制的预测校正制导方法。该算法不依赖于传统的准平衡滑翔条件（QEGC）,能够抑制再入滑翔飞行过程中产生的周期性轨迹震荡现象。纵向制导采用落点预测与指令校正相结合的方法,通过设计倾侧角反馈控制律对飞行器的高度变化率进行实时修正;侧向制导兼顾考虑横程误差和航向角误差对制导指令的影响,设计了一种基于归一化误差走廊的倾侧角反转逻辑,实现了飞行器的侧向运动控制。CAV-H高超声速飞行器制导仿真实例表明, 该制导方法有效地抑制了再入滑翔轨迹的周期性震荡,导引飞行器完成平稳再入飞行。Monte Carlo仿真验证表明,在多种扰动和误差存在的情况下,该制导方法具有良好的鲁棒性。     

红外成像制导末端局部图像识别跟踪研究

针对红外成像制导末端目标图像充满导引头视场影响目标识别跟踪的问题,提出一种红外成像制导末端局部图像识别跟踪的方法。分析了红外成像制导原理;选取了高亮区比例、灰度标准偏差、长宽比、紧凑度和复杂度等5个特征量作为特征提取和目标识别的依据,提出适合导弹的目标快速识别算法;通过计算红外成像制导末端目标图像,在导引头焦平面上的投影面积的变化情况,分析了弹目距离与相对速度对目标图像变化情况的影响,研究了形心跟踪到局部图像跟踪的转换时机。综合考虑了可靠性和实时性要求,选取飞机机头作为局部图形跟踪的跟踪点;搭建红外成像制导仿真场景,对所提出的方法进行仿真分析。仿真结果表明：该方法能够有效地识别图像中的目标,减小红外成像导引头跟踪盲区,实现红外成像制导末端的平稳跟踪。     

传递对准中主惯导参考信息滞后处理方法研究

给出了传递对准过程中补偿主惯导系统( MINS)输出数据延迟的方法。该方法在子惯导系统( SINS)获得主惯导的参考数据时,将时间基准统一到主惯导数据对应时刻进行卡尔曼滤波处理,通过时间更新得到当前时刻的子惯导误差估计值。计算机仿真结果表明对数据滞后进行补偿后改善了传递对准的性能。在要求快速高精度对准的情况下,考虑主惯导参考数据滞后是必要的。     

精确对地攻击姿态约束最优末制导设计

针对远程精确对地攻击姿态约束末制导问题,提出按照命中点姿态角需求设计基准弹道,并建立了围绕基准弹道的线性时变弹目运动方程。以弹道跟踪误差和控制能量最小为优化指标,取弹道跟踪误差加权阵与剩余飞行时间的平方成反比,求得了一种新的精确对地攻击姿态约束末制导律。制导指令由基准弹道补偿项和弹道跟踪误差项两部分组成。与文献[1]制导律的仿真对照表明,本文给出的制导律具有较小的需用过载,命中点姿态角控制精度高、脱靶量小、适用性好。研究结果对远程对地攻击导弹或制导炸弹末制导系统设计具有参考价值。