基于卡尔曼滤波的高精度弹道滤波算法研究

在弹道轨迹估计中,卡尔曼滤波算法是一种普遍使用的算法,常规卡尔曼滤波算法适用于线性离散系统。对于非线性离散系统模型,为了提高滤波的精度,减小系统模型误差以及未知的量测噪声和过程噪声统计特性对滤波精度的影响,提出了一种带有噪声统计估计器的拟线性最优平滑滤波算法。将该算法应用到弹道系统模型中,对弹道轨迹进行滤波估计。通过计算机建模仿真改进的算法和传统的拟线性最优平滑滤波算法,得到的实验结果表明,改进后的算法可以减小由于系统模型不精确带来的误差,很大程度上提高了弹道轨迹滤波估计的精度。

一种弹道滤波的简化算法

针对大口径舰炮射击的弹道特性,提出了一种简化的弹道滤波方法。通过对弹道进行分段线性处理,使得状态方程和观测方程为线性形式并进行了仿真试验。仿真计算结果表明,该方法简化了模型,可以有效降低运算时间、提高计算精度且易于工程实现。

卡尔曼弹道滤波状态初值的最优估计方法研究

在弹道诸元参数最优估计获取过程中,卡尔曼滤波是一种工程应用性强,使用普遍的算法。针对滤波初始状态对卡尔曼滤波过程所造成的不利影响,提出了一种基于多项式拟合的状态初值估计方法。该方法通过对滤波前期弹道数据的选取,进行拟合估计,获得滤波状态初值。在此种估计状态初值下的滤波过程,收敛速度更快,滤波残差波动平缓。仿真结果表明,该估计方法可使最优弹道诸元参数获取时间缩短50%。

卡尔曼弹道滤波器抗野值方法研究

在弹道诸元参数最优估计获取过程中,为减少量测过程中可能会形成的野值对卡尔曼滤波过程所造成的不利影响,提出了一种基于多项式拟合的野值去除方法。该方法通过对滤波前期弹道数据的选取,进行拟合估计,获得三方向位置拟合多项式。在此多项式的基础上,以残差作为判别依据,以三倍标准差作为判别标准,将病态点去除。仿真结果表明,该方法行之有效,可将野值去除,保证滤波快速收敛。

在线弹道参数滤波与辨识方法分析

为解决基于雷达探测系统的一维弹道修正弹的快速在线弹道参数辨识及精度分析问题,针对阻力环体制的一维弹道修正弹,建立了适配于一维弹道修正弹的飞行控制弹道模型,并基于卡尔曼滤波理论建立了弹道滤波模型,给出了弹道预报的方法。结合扩展卡尔曼弹道滤波模型,计算分析了数据测量精度、基础阻力系数变化等因素对预报弹道落点的影响。研究结果表明:为了提高无控弹道和修正弹道的预报精度,应尽可能准确地获取全弹的阻力系数,并进行若干发炮射试验,通过反复调整预报-校正分段以确定出较佳弹道参数方差,来提高后续弹道预报精度。

Kalman弹道滤波器的快速收敛性研究

在弹道修正过程中,需根据一段实测弹道参数,准确地估算常规弹箭的飞行弹道。工程中,常应用Kalman滤波方法,结合质点弹道模型建立六状态滤波弹道模型。速度初值估计的准确性,是对滤波过程造成影响的主要因素。为改善这一状况,采用多项式拟合用以对速度状态进行估计并以此作为滤波初始值。在此种估计下滤波,速度滤波过程可快速收敛,位置滤波过程收敛速度大幅度提高,可使最优弹道诸元参数获取时间缩短30%。

基于GPS弹道测量的卡尔曼滤波参数估计算法

为提高基于GPS定位的弹道辨识方法的实时性和可靠性,提出了一种以弹道微分方程四阶龙格库塔数值积分预测作为状态量递推的卡尔曼滤波弹道参数估计算法,并针对卫星接收机有粗大误差或失效情况对方法进行了改进.利用卫星信号模拟器和C/A码GPS接收机构建半实物仿真系统对算法进行验证,该方法的弹道参数估计误差是GPS接收机正常工作时测量误差的30%~40%;且能在GPS接收机出现异常时继续给出接近实际的估计值.

扩展卡尔曼滤波方法在脉冲修正弹药技术上的应用研究

在修正弹飞行过程中,由于雷达设备的噪声影响,其弹道测量值存在一定误差,使得制导控制系统不能准确掌握弹丸的真实飞行数据,尤其是脉冲修正动作导致的弹道变化,从而影响了对弹丸的实时控制精度。针对该问题,从雷达数据的滤波方法入手,在质点弹道方程基础上,根据目前广泛应用的扩展卡尔曼滤波算法,推导了修正弹无控弹道和有控弹道的滤波模型,通过MATLAB仿真,验证了滤波模型正确性。仿真结果表明,无控弹道数据滤波结果与理论值基本一致,有控弹道数据滤波后,弹丸高低角和方位角与理论值的误差不超过2 mrad。研究内容解决了脉冲修正弹药数据滤波问题,可为脉冲修正弹药工程化研制提供理论支撑。

弹道修正弹技术发展综述

炮弹在发射和飞行的过程中,受各种随机误差的影响,造成射弹散布。设法减小或控制随机误差影响、改善炮弹地面密集度,始终是常规弹箭技术研究的方向。近年来研究者另辟蹊径,发展和研究了弹道修正理论与技术,即通过对一段实测飞行弹道参数的在线误差影响辨识,后续弹道预报,并通过弹上简易机构进行弹道修正调节,实现低成本下大幅度改善炮弹地面密集度。该文综合近年来国内外部分文献资料报道,结合多年的研究经验,对弹道修正弹技术的特点、难点及其工程应用中存在的射程扩展量等作一介绍,对未来的技术发展作一展望,以期为从事这方面研究的人员提供参考。

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛；预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8 s,采样时间间隔宜在60~120 ms 范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。

UKF滤波算法在弹箭落点估计中的应用

依据部分弹道的弹道轨迹测量数据,准确预报弹道落点,是弹道修正弹药智能化的关键技术。综合考虑滤波精度和算法复杂度,文中采用质点弹道模型和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter)方法,建立了弹道滤波模型和外推弹道模型。通过对雷达测量数据的处理结果表明,UKF弹道滤波模型和质点外推模型有较高的精度。

一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法

针对在发射前预先装定弹道信息的传统弹道修正弹控制方法存在易受外界因素扰动的问题,提出了一种一维弹道修正弹自适应落点控制算法;通过建立弹道滤波模型外推弹道,利用自适应落点控制算法,得到阻尼器修正参数修正弹道,并根据弹丸飞行参数每隔特定时间循环上述过程实现自适应修正,直到引信引爆;仿真结果表明:滤波外推后的弹道更接近于实际弹道,经过多次弹道修正可以有效减小落点弹目偏差,与传统弹道修正方法相比较,改进弹道修正方法可较大幅度提高对静态目标的打击精度。

连续向前估计的多目标跟踪检测算法

针对图像序列中多目标提取问题,提出一种向前估计跟踪的多目标检测算法。该算法首先通过单帧小目标检测算法,检测出图像中的疑似目标。然后,采用弹道滤波方法对连续帧中的疑似目标进行滤波。在弹道滤波的过程中,采用向后临近连续帧遍历组合的方法,形成新的假设弹道,并建立该弹道的向前多帧估计目标,避免了部分帧目标丢失,跟踪失败问题;采用高斯函数分配权值方法对同弹道同帧的估计目标进行有效融合,达到了目标估计偏差和目标圆度评价圆半径相当的水平,完成了实际目标弹道的建立。最后,通过弹道中目标点个数等状态信息,抛弃假弹道,实现多目标检测。该算法不需要人工导引,提高了多目标提取的自动化程度。

双子阵被动跟踪系统

文章介绍一种用于水下机动目标测量的双子阵被动跟踪系统 ,介绍了双子阵定位原理和系统构成 ,提出了广义相关时延估计方法、时延值滤波方法和卡尔曼弹道滤波器 。