光电跟踪系统纯角度滤波器的设计

为了在不增加硬件的条件下改善光电跟踪系统的性能,提出了仅基于目标角度信息的状态估计方法,设计了纯角度跟踪滤波器。首先,分析了带有激光测距仪的红外跟踪系统的工作机理;针对目标机动性特点,建立了球坐标系下目标的"当前"机动模型。然后,针对纯角度跟踪过程中高频图像序列存在复杂噪声干扰的问题,采用集员估计的方法对目标状态模型进行了补偿和调整,并在此基础上设计了自适应椭球滤波算法。最后,以舰载光电跟踪系统对来袭目标的跟踪为例进行了仿真。对比实验结果表明,对于复杂噪声条件下的强机动目标,在激光测距仪回波率为50%的情况下,利用基于自适应椭球滤波算法的纯角度滤波器进行辅助跟踪,可以实现方位(俯仰)角度估计均方差≤0.6mrad的稳定跟踪,效果显著优于传统滤波方法,具有良好的工程实用价值。

时滞和相关性观测条件下的红外目标状态估计方法

着重对红外跟踪系统目标状态估计过程中存在的观测量滞后和相关性问题进行研究。在目标跟踪过程中,脱靶量信号的滞后导致目标量测位置和真实值间是有误差的,进而通过状态估计得到的目标参数也是不准确的,另外观测量的相关性也降低了估计效果的准确性。对于以上问题,首先利用观测重组技术对时滞观测序列进行重组,将其转化为变结构无时滞观测系统,并在此基础上提出了一种时滞椭球集员估计算法(Delayed ellipsoidal set filter,DESF)。仿真实验结果表明,DESF算法可以有效克服观测序列相关性的影响,同时系统跟踪性能较不考虑观测延迟的情况也有显著提高。