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Hypersonic Vehicle Trajectory Prediction Algorithm Based on Hough Transform

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Chinese Journal of Electronics 2021年第5期30卷 918-930页

作者： LI Fan XIONG Jiajun LAN Xuhui bi hongkui TAN Xiansi Air Force Early Warning Academy Unit 95980 of the PLA

Trajectory prediction is a prerequisite for missile and high-speed vehicle guidance interception. To address the trajectory problem for the near space hypersonic unpowered gliding vehicle. Firstly, the trajectory prediction mechanism is analyzed. Based on the existing NSHV trajectory prediction method, the key techniques of trajectory prediction are discussed from the perspectives of prediction parameter selection and prediction parameter description. Then, a trajectory prediction method based on Hough transform is proposed. The core of the method is to select the longitude latitude, and high direction positions as prediction parameters, and use the Hough transform to fit the prior basis functions. In the latitude and longitude direction, the rationality of predicting parameters is discussed from two aspects: position extreme point and lateral maneuverability. In the height direction,for the NSHV oscillation drop characteristic, two Hough transforms are used to separate the periodic term from the linear term. In addition, we give the approximate interval of the parameter values of the method, and design a parameter adaptive scheme. Finally, trajectory prediction is performed on two different control patterns. The error of the prediction time of 100 s is within 25 km, and the results show the effectiveness of the proposed method.

关键词： Neural nets (theory) Spatial variables control Aerospace control Integral transforms Control system analysis and synthesis methods Near space hypersonic vehicle trajectory prediction Hough transform

NSHV trajectory prediction algorithm based on aerodynamic acceleration EMD decomposition

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Journal of Systems Engineering and Electronics 2021年第1期32卷 103-117页

作者： LI Fan XIONG Jiajun LAN Xuhui bi hongkui CHEN Xin Air Force Early Warning Academy Wuhan 430019China Unit 95980 of the PLA Xiangyang 441000China

Aiming at the problem of gliding near space hypersonic vehicle(NSHV)trajectory prediction,a trajectory prediction method based on aerodynamic acceleration empirical mode decomposition(EMD)is proposed.The method analyzes the motion characteristics of the skipping gliding NSHV and verifies that the aerodynamic acceleration of the target has a relatively stable rule.On this basis,EMD is used to extract the trend of aerodynamic acceleration into multiple sub-items,and aggregate sub-items with similar attributes.Then,a prior basis function is set according to the aerodynamic acceleration stability rule,and the aggregated data are fitted by the basis function to predict its future state.After that,the prediction data of the aerodynamic acceleration are used to drive the system to predict the target trajectory.Finally,experiments verify the effectiveness of the method.In addition,the distribution of prediction errors in space is discussed,and the reasons are analyzed.

关键词： hypersonic vehicle trajectory prediction empirical mode decomposition(EMD) aerodynamic acceleration

地面预警监视雷达PHM技术现状与应用发展研究

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现代雷达 2023年第6期45卷 67-73页

作者：费太勇杨江平林强毕红葵覃坚空军预警学院湖北武汉430019

为了更好地促进故障预测与健康管理(PHM)技术在地面预警监视雷达中的发展与应用,提升部队自主保障能力和效率,以及降低部队保障压力,文中首先从系统架构、数据采集、数据处理、状态监测、故障预测、健康评估、维修决策等方面阐述了与地... 详细信息

为了更好地促进故障预测与健康管理(PHM)技术在地面预警监视雷达中的发展与应用,提升部队自主保障能力和效率,以及降低部队保障压力,文中首先从系统架构、数据采集、数据处理、状态监测、故障预测、健康评估、维修决策等方面阐述了与地面预警监视雷达相关的PHM技术的研究现状;然后指出了地面预警监视雷达PHM技术在走向有效的工程化应用方面所面临的状态参数和特征信号难以获取,故障预测技术还不成熟,雷达PHM研制和验收无标准可依等制约因素;最后根据地面预警监视雷达的技术发展趋势以及使用和维修保障特点,从面向雷达PHM需求的测试性设计、大数据云平台PHM体系架构、基于数据驱动的预测技术和雷达PHM标准研究等方面展望了雷达PHM技术需进一步研究的内容和方向。

关键词：地面预警监视雷达故障预测健康管理

GPU加速的高超声速目标双通道IMM跟踪算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第9期45卷 11-17页

作者：李凡熊家军毕红葵兰旭辉空军预警学院研究生管理大队湖北武汉430019 空军预警学院四系湖北武汉430019 空军预警学院二系湖北武汉430019

提出一种改进的双通道交互多模型(IMM)算法,使用x和y维残差的边缘分布独立表征预测误差的似然函数,使滤波模型在不同维度与目标运动中分别匹配.首先分析了残差-似然函数-模型概率更新之间的映射关系,证明算法的可行性和有效性,然后引入... 详细信息

提出一种改进的双通道交互多模型(IMM)算法,使用x和y维残差的边缘分布独立表征预测误差的似然函数,使滤波模型在不同维度与目标运动中分别匹配.首先分析了残差-似然函数-模型概率更新之间的映射关系,证明算法的可行性和有效性,然后引入图形处理器(GPU)并行运算平台,设计了通道级-模型级嵌入式并行方案,提高算法的实时性.仿真表明:相比于传统基于CPU平台下的IMM算法,该算法预测误差与真实噪声似然分布契合度更高、实时性更强、跟踪误差更小.

关键词：目标跟踪交互多模型(IMM) 高超声速飞行器图形处理器(GPU) 双通道并行运算

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复杂信息关系集成的指挥控制模型

复杂系统与复杂性科学 2015年第1期12卷 53-61页

作者：朱刚谭贤四王红毕红葵吴恒空军预警学院研究生管理大队武汉430019 空军预警学院二系武汉430019 国防信息学院训练部武汉430010

为描述协同决策过程,提出了基于复杂信息关系集成和OODA的指挥控制模型。首先分析了个体决策环境中OODA特性,认为复杂信息关系是导致环形结构OODA难以精确描述协同决策的主要原因;结合知识管理和仙农信息理论,从武器装备体系对抗角度定... 详细信息

为描述协同决策过程,提出了基于复杂信息关系集成和OODA的指挥控制模型。首先分析了个体决策环境中OODA特性,认为复杂信息关系是导致环形结构OODA难以精确描述协同决策的主要原因;结合知识管理和仙农信息理论,从武器装备体系对抗角度定义了信息、数据、情报和知识概念,确定基本元素的同时分析了物理域、信息域、认知域和社会域之间的信息流向。借鉴基于OODA的武器装备体系复杂网络模型思路,从信息视角构建了武器装备体系复杂网络模型框架。分析了框架中任务流、数据流、情报流和知识流之间的关系并给出了描述元模型。提出了用网状结构OODA模型描述协同决策的思路并抽象出了指挥控制模型。最后用ExtendSim进行了对比分析,为创新指挥控制理论提供了参考。

关键词： OODAI 指挥控制复杂网络武器装备体系

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一种新的临近空间高超声速目标跟踪算法

空军工程大学学报（自然科学版） 2016年第4期17卷 19-23页

作者：李凡毕红葵段敏空军预警学院研究生管理大队武汉430019 空军预警学院陆基预警装备系武汉430019

针对变结构多模型算法(VSMM)在模型集自适应转换过程中,模型集选取容易出现只在单一类型模型中选取的问题,提出一种基于模型集匹配程度检测激活不同类模型的方法。在连续4个滤波周期没有激活不同类模型时,对每个周期所使用模型集与真实... 详细信息

针对变结构多模型算法(VSMM)在模型集自适应转换过程中,模型集选取容易出现只在单一类型模型中选取的问题,提出一种基于模型集匹配程度检测激活不同类模型的方法。在连续4个滤波周期没有激活不同类模型时,对每个周期所使用模型集与真实运动模式进行匹配程度检测,以此决定是否激活不同类模型。该方法既能有效解决模型转换的缺陷,同时避免了因单个滤波周期内检测判决导致算法切换频繁的问题。仿真结果表明,对比传统算法改进算法能有效提高跟踪性能。

关键词：临近空间高超声速目标变结构多模型模型匹配

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转移概率自适应高超声速目标跟踪算法

现代雷达 2013年第11期35卷 84-87,91页

作者：李昌玺毕红葵张兵苗伟空军预警学院研究生管理大队武汉430019 空军预警学院陆基预警监视装备系武汉430019

根据临近空间高超声速目标运动特点,建立了临近空间高超声速目标运动模型。针对机动目标跟踪问题,在"当前"统计模型基础上,引入一种利用位置估计值与加速度之间的函数关系自适应调整加速度方差的方法(Adaptive of Distance Estimate,AD... 详细信息

根据临近空间高超声速目标运动特点,建立了临近空间高超声速目标运动模型。针对机动目标跟踪问题,在"当前"统计模型基础上,引入一种利用位置估计值与加速度之间的函数关系自适应调整加速度方差的方法(Adaptive of Distance Estimate,ADE),并运用交互多模型算法(Interacting Multiple Model Algorithm,IMM)提出了ADE-IMM算法;然后对IMM中马尔可夫转移概率先验给定的缺点,提出了基于时变马尔可夫转移概率的ADE-IMM算法。仿真表明,改进的算法比ADE-IMM算法具有更好的跟踪精度。

关键词：临近空间高超声速目标交互多模型算法时变马尔可夫转移概率

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临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪模型

空军工程大学学报（自然科学版） 2019年第5期20卷 33-39页

作者：张裕禄毕红葵叶泽浩李凡空军预警学院

针对临近空间高超声速再入滑翔飞行器(HRGV)的跳跃滑翔跟踪问题,建立一种新型跟踪模型。首先对目标进行受力分析并结合HRGV横、纵向运动特性得到各方向气动加速度特性;在此基础上将气动加速度中的阻力和爬升力加速度建模为正弦自相关模... 详细信息

针对临近空间高超声速再入滑翔飞行器(HRGV)的跳跃滑翔跟踪问题,建立一种新型跟踪模型。首先对目标进行受力分析并结合HRGV横、纵向运动特性得到各方向气动加速度特性;在此基础上将气动加速度中的阻力和爬升力加速度建模为正弦自相关模型,转弯力加速度建模为一阶马尔科夫模型;然后采用一种分离滤波模型对目标状态和气动加速度分别进行估计,推导得出状态滤波模型和气动加速度滤波模型表达式。仿真实验结果表明,相比该类目标的其他跟踪算法,该算法的跟踪精度有一定提高,此模型优越性较强。

关键词：高超声速再入滑翔飞行器运动特性目标跟踪分离滤波

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改进DM2的联合论证概念建模

解放军理工大学学报（自然科学版） 2014年第3期15卷 295-302页

作者：朱刚谭贤四王红毕红葵王流通空军预警学院解放军第94938部队

为了准确表达联合论证工作中作战、装备和工业部门的描述内容,提出了基于本体理论改进国防部元模型(DM2)的联合论证概念模型。从装备论证和联合论证的概念出发,构建了装备论证和联合论证空间。对比分析了2个空间的研究对象、参与机构和... 详细信息

为了准确表达联合论证工作中作战、装备和工业部门的描述内容,提出了基于本体理论改进国防部元模型(DM2)的联合论证概念模型。从装备论证和联合论证的概念出发,构建了装备论证和联合论证空间。对比分析了2个空间的研究对象、参与机构和机构视角,在此基础上阐述了概念模型在联合论证工作中的重要性。分析了DM2的设计思路和DM2基础规范中的国际国防企业体系结构规范(IDEAS)和业务对象参考本体(BORO)。借鉴DM2的基础规范和本体理论,结合联合论证空间构建了联合论证概念模型。从本质上揭示了DM2中概念数据模型(CDM)的内涵和外延不适用于联合论证工作的客观事实,最后用实例表明了模型的可行性和推理的一致性。

关键词：联合论证概念建模本体国防部元模型