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基于UKF的实时弹道处理稳健性及适应性研究

基于UKF的实时弹道处理稳健性及适应性研究

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作者：马佳楠国防科学技术大学

学位级别：硕士

弹道实时数据处理分系统是导弹测控系统的重要组成部分,是导弹测控系统中的监视显示分系统、安全控制分系统、引导分系统,以及事后数据处理分系统的重要基础。保证解算出高时效性,高稳健性,高精度的实时弹道,建立高效的导弹测控实时数... 详细信息

弹道实时数据处理分系统是导弹测控系统的重要组成部分,是导弹测控系统中的监视显示分系统、安全控制分系统、引导分系统,以及事后数据处理分系统的重要基础。保证解算出高时效性,高稳健性,高精度的实时弹道,建立高效的导弹测控实时数据处理分系统,涉及问题众多。本文在现有设备和测控条件下,根据导弹飞行段落的不同特点,选取运动状态模型建立、实时估计方法两个方面进行研究,得到高精度的空间目标状态实时估计。本文着眼于弹道处理的实时测元数据,结合不同的实际工程背景,以数据驱动,研究UKF滤波应用的改进方法及改进效果。研究了UKF滤波结合不同的工程数据背景的适应性改进及适应效果。仿真和实测数据表明,本文方法具有良好适应性及精度。首先结合多普勒雷达测速数据,研究基于有效测元分类的UKF滤波算法,根据UKF滤波观测量的一步预测区分多测速设备工作模式的应答及信标切换,并根据不同的测元模式,自适应的使用相匹配的观测模型,对由飞行器跟踪模式切换所引起的野值具有较好的剔除效果,可明显提高弹道实时解算的稳健性及精度。其次本文研究了面向弹道的多测速测元的弹道级信息融合,基于多测速设备的数据特点,提出了应用聚类分析的弹道数据均值滤波,即以弹道级UKF滤波为基础,以提高融合弹道的稳健性为目的,设计了弹道级UKF滤波的状态转移模型为结合聚类分析的均值加权融合,有效提高了滤波弹道的精度及稳健性,消除了实时融合弹道的阶跃、散乱、拉偏等问题。最后,本文结合海上测控数据的测量环境的特殊性,首次提出将UKF滤波应用到海上测量设备,并对多种UKF滤波应用到海上测量数据的策略进行适应性分析。研究了基于海上测量数据的UKF滤波实际应用效果,通过仿真实验验证了,在海上测量实际工程背景下,滤波弹道在保持精度要求的前提下,解算弹道的稳健性较以往的方法有较大提升。

关键词：空间目标跟踪实时估计面向弹道的信息融合 UKF 多测速数据海上测量船数据

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