球载高能天文望远镜的超视距自动跟踪

本文在HAPI-4原有系统的基础上，利用80C196超16位单片机，首次实现了球载姿态指向控制系统的数字化；借助于全球卫星定位系统GPS，实现了气球位置的高精度定位和时间的绝对定标；采用小型高密度磁带机作为球载数据流存储器，利用海事卫星实现超视距测控，形成了新一代的球载高能望远镜控制系统．

基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪

针对大地坐标系下,超视距目标状态方程和量测方程复杂的非线性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪。Unscented卡尔曼滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性系统方程的更新。由于Unscented卡尔曼滤波无需像Extended卡尔曼滤波那样求状态方程和量测方程的雅可比矩阵,给计算带来了极大的方便。数值仿真结果表明,所给出的方法是可行而有效的。

基于无迹卡尔曼滤波的高纬度超视距目标跟踪方法

传统超视距目标跟踪中将目标位置信息转变到以融合中心为原点的直角坐标系下进行,针对这种方法在高纬度地区使用所带来的目标位置信息误差问题,提出将目标信息转变到横向地球坐标进行表示,在此基础上构建了目标运动模型、目标观测模型以及基于无迹卡尔曼滤波的超视距目标跟踪模型,仿真分析结果表明,所提出的方法能够提高高纬度地区的超视距目标跟踪精度,能够满足高纬度地区舰艇作战指挥系统对超视距目指信息的精度需求。

超视距目标跟踪的卡尔曼滤波算法研究

针对有界范围内的运动目标进行超视距跟踪时出现的量测不可靠问题,提出一种卡尔曼滤波初值选取方案,对采用三点法求得超出界限的目标初始运动状态进行修正,再将其作为新的滤波初值,这一方法称为投影修正法。对比传统初值确定方法,并结合3种传统非线性卡尔曼滤波算法,分别在目标与观测台的初始距离为600和1000时进行仿真验证。仿真结果显示,与传统方法相比,应用该初值确定方法能在探测距离相对误差为1%,探测角度误差为0.01rad时,明显提高滤波初期收敛速度且滤波精度不下降。此外,研究还发现,在利用投影修正法进行跟踪滤波时,同等条件下选用零值修正,收敛效果更好。

基于横向地球坐标系的极区超视距目标跟踪

针对极区(特别是近极点地区)超视距目标跟踪中,地理北作为方位基准带来的目指信息偏差问题,提出采用虚拟方式对地球表面进行重新划分,使地理极点区域转变为虚拟赤道区域,提出构建横向经纬网格、横向地球坐标系以及横向地理坐标系,提出将横向地理北作为方位基准,在极区用横向方位角表示目标方位,并构建基于横向地球坐标系的极区超视距目标跟踪模型,仿真结果表明,基于横向地球坐标系的极区超视距目标跟踪方法能够克服经线收敛带来的极区超视距目指信息偏差。

基于大地坐标的对空超视距目标跟踪研究

在超视距目标跟踪中,由于地球曲率的影响,基于直角坐标建立目标的状态方程和观测方程不再合适。针对这一问题,建立了基于大地坐标的目标状态方程和观测方程,并将Unscented卡尔曼滤波方法(UKF)运用到大地坐标系下的对空目标跟踪中。通过仿真试验,验证了该方法的可行性。

基于大地坐标的多舰协同超视距目标指示研究

针对超视距目标指示问题,建立了基于大地坐标的目标运动方程和观测方程,并将UKF滤波方法运用于目标的跟踪。由多艘舰艇组成一个协同的目标指示系统,并将一种新的分布式融合算法运用于该系统,提高了目标的跟踪精度。仿真结果验证了该算法的有效性。