非线性滤波技术在弹道目标跟踪中的应用

论文摘要

我们知道,对于常规目标跟踪而言,由于其机动性不强,采用普通的α-β滤波或者卡尔曼滤波等线性滤波器就可以很好的进行跟踪。而对于弹道目标而言,这类目标具有强烈的非线性,对这类目标的稳定跟踪一直是一个棘手的问题。本文以弹道目标跟踪为应用背景,着重研究了弹道目标跟踪中的非线性滤波技术。论文由浅入深,从一般机动目标跟踪模型入手,介绍了机动目标跟踪模型的几种常用的模型、非线性的滤波方法以及针对运动方程和观测方程都具有非线性的扩展卡尔曼滤波方法。然后从弹道目标动力学模型入手,通过对弹道目标动力学模型的研究,对弹道目标的受力情况加以分析,推导出适合弹道目标跟踪的非线性跟踪滤波方法。文中根据弹道目标动力学模型,对弹道导弹以及卫星目标这两类弹道目标进行了轨道模拟仿真。利用对弹道目标模拟探测数据,采用文中提出的弹道目标非线性滤波方法对弹道目标进行了跟踪。通过仿真试验比较,验证了本文提出了基于弹道目标跟踪的非线性扩展卡尔曼滤波器具有良好的性能。仿真结果表明,该滤波器具有收敛速度快,跟踪精度高,跟踪稳定性强等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究工作和内容安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 2 机动目标跟踪
• 2.1 引言
• 2.2 机动目标跟踪数学模型
• 2.3 非机动目标动力学模型
• 2.4 非耦合目标机动模型
• 2.4.1 白噪声加速度模型
• 2.4.2 维纳噪声加速度模型
• 2.4.3 广义多项式模型
• 2.4.4 辛格加速度模型-零均值一阶马尔科夫模型
• 2.4.5 自适应均值加速度模型
• 2.4.6 二阶马尔科夫加速度模型
• 2.4.7 半马尔科夫跳跃过程模型
• 2.4.8 Jerk加速度模型
• 3 弹道目标动力学模型及仿真
• 3.1 引言
• 3.2 时间系统与坐标系统
• 3.2.1 时间系统
• 3.2.2 坐标系统
• 3.3 弹道目标动力学模型
• 3.3.1 主动段动力学模型
• 3.3.2 中段动力学模型
• 3.3.3 再入段动力学模型
• 3.4 弹道目标轨道仿真
• 3.4.1 二体运动轨道
• 3.4.2 数值法轨道
• 4 弹道目标跟踪滤波
• 4.1 引言
• 4.2 非线性滤波的线性化滤波方法
• 4.3 扩展卡尔曼滤波
• 4.4 弹道目标跟踪滤波
• 4.4.1 滤波器算法流程
• 4.4.2 主动段弹道目标跟踪
• 4.4.3 中段弹道目标跟踪
• 4.4.4 再入段弹道目标跟踪
• 4.4.5 卫星目标跟踪
• 4.5 算法仿真试验
• 5 结束语
• 6 攻读学位期间获奖和发表论文情况
• 7 致谢
• 8 参考文献